責編 | 王一

柑橘果實採收後，因與樹體切斷了營養物質和訊號的交流，成為一個獨立的生命個體逐步進入衰老程序，並主要透過自身營養物質的再迴圈來維持基礎代謝使得果實品質得以保持。由於柑橘具有多年生、童期長、遺傳高度雜合等特點，極大地制約了對柑橘果實採後衰老過程中營養物質再迴圈的內在調控機制開展深入解析。為深入解析這一過程的內在調控機制，華中農業大學

程運江

教授課題組聯合德國馬克思普朗克分子植物生理研究所

Alisdair R. Fernie

教授課題組深入解析了黑暗誘導的衰老程序中擬南芥碳源和氮源再迴圈以維持自身基礎代謝的遺傳調控機制，相關研究成果於近日以“

Genome-wide association of the metabolic shifts underpinning dark-induced senescence in Arabidopsis

”為題在發表在

The Plant Cell

雜誌上。

該研究檢測了252份擬南芥自然群體材料經黑暗處理

（模擬柑橘等園藝產品採後貯運條件）

後初生代謝物及脂質含量，發現以糖及有機酸酸為代表的可以直接參與TCA迴圈供能的代謝物在黑暗處理後迅速下降，其可能作為黑暗誘導衰老早期響應物行使功能。支鏈氨基酸、色氨酸、酪氨酸等在黑暗處理前期因蛋白質的降解而逐步積累，而在黑暗處理後期透過降解途徑為TCA 迴圈提供底物，並直接為線粒體電子傳遞鏈提供電子等含量逐步下降。這些代謝物則作為黑暗誘導衰老的後期響應代謝物。此外，該研究基於3個時間點及各時間點的代謝物差異所開展的動態mGWAS鑑定到了參與營養物質再迴圈途徑中代謝物降解、代謝物轉運及行使轉錄調控效應等關聯基因。

不同時間點代謝物關聯分析彙總圖

深入的遺傳調控機制解析發現，

TAT1

對酪氨酸含量在正常和黑暗處理後存在不同遺傳調控機制：在正常情況下，

TAT1

編碼區能改變其蛋白序列的5個SNP差異導致了TAT1蛋白酶活的差異，從而影響不同材料酪氨酸的含量差異；在黑暗情況下，啟動子區域5個SNP的差異影響了

TAT1

的表達量而進一步影響酪氨酸在群體中的含量差異。此外，參與蘇氨酸代謝的

THA1

及甘氨酸轉運的

AVT1B

也因啟動子區域的SNP差異引起的表達差異而影響了相關代謝物在群體內的差異分佈。

不同條件下TAT1影響酪氨酸代謝遺傳調控機制

該研究運用多時間點的動態mGWAS方法全面解析了擬南芥黑暗所誘導的衰老下初生代謝物及脂質再迴圈的遺傳調控機制，鑑定的營養再迴圈相關基因為改良果實的物質迴圈及特定代謝物含量，維持果實採後品質提供了重要的理論參考。

華中農業大學園藝林學學院程運江教授課題組與德國馬克思普朗克分子植物生理研究所Alisdair R。 Fernie教授課題組聯合培養博士後

朱峰

博士為該文第一作者，

程運江

教授和

Alisdair R. Fernie

教授為文章共同通訊作者，

聞瑋瑋

教授、

嚴建兵

教授及

劉海軍

博士也參與了本研究。本研究得到國家重點研發專案的支援， 華中農業大學園藝林學學院園藝植物生物學教育部重點實驗室為論文第一完成單位。

原文連結：

https://doi.org/10.1093/plcell/koab251