新鲜果实色泽鲜艳、香气宜人、口感极佳,且富含维生素等营养物质,深受广大消费者喜爱。这些优良品质的形成依赖果实的成熟过程,涉及一系列复杂的生理生化动态变化。另一方面,果实成熟也会导致抗病性降低,极易受到病原真菌的侵染而腐烂。虽然延缓果实成熟可以提高果实对病原菌的抗性,但也会影响果实营养和风味品质的完全形成,这使得品质与抗性难以兼得。因此,深入研究果实成熟过程与抗性降低的交互机制,对打破优质与高抗之间的负相关具有重要的指导意义。
果实成熟通常伴随着果实表皮角质层和细胞壁等物理屏障减弱,酚类、含硫化合物等抑菌次级代谢物降解,抗毒素水平降低,同时糖分等营养物质积累,为病原菌生长提供了有利的环境。此外,成熟衰老还带来脂质和蛋白过氧化,会引发细胞内氧化还原状态失衡。研究表明,果实成熟调控因子在病原菌侵袭时也会参与一系列免疫调控作用。植物激素乙烯和脱落酸(ABA)不仅作用于果实成熟调控,也在果实抵御病原微生物过程中发挥重要作用,并且与免疫相关植物激素茉莉酸(JA)和水杨酸(SA)等发生交互作用。这些植物激素信号下游涉及一系列转录调控级联事件,涉及RNA聚合酶、基础转录因子和特异性转录因子如MADS、NAC、WRKY、MYB、EIL和ERF等形成的调控网络,主要通过Mediator复合体形成了果实中特异性的免疫调控作用模式(图1),这为阐明果实响应病原微生物免疫机制,促进食品安全具有重要的理论和应用价值。
图1 果实抵御病原微生物的激素和转录因子调控模式
相关研究结果以“Ripening and rot: How ripening processes influence disease susceptibility in fleshy fruits”为题发表在JIPB期刊。武汉植物园李珊博士为该论文的第一作者,武汉植物园高磊研究员和诺丁汉大学教授、中国工程院外籍院士Donald Grierson为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金、中国科学院武汉植物园人才项目和湖北省创新团体项目的资助。