ACC与AVG协同调控苹果采前落果及着色增强的分子机制与农艺应用

为解决苹果采前落果（PFD）与着色不足的产业难题，美国弗吉尼亚理工大学团队通过联合应用乙烯抑制剂氨基乙氧基乙烯基甘氨酸（AVG）及其前体1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC），发现AVG+ACC组合可显著降低‘Honeycrisp’苹果27.05-46.30%的落果率，同时通过上调MdCHS、MdCHI等花青素合成基因表达提升果实红色度，且不影响硬度与糖度。该研究为平衡果实品质与产量提供了创新策略，成果发表于《Plant Growth Regulation》。

　　

苹果产业的“两难困境”与破局之道
在商业苹果种植中，‘Honeycrisp’等品种常面临一个棘手矛盾：使用乙烯抑制剂氨基乙氧基乙烯基甘氨酸（AVG）虽能有效减少采前落果（pre-harvest fruit drop, PFD），却会抑制花青素积累导致着色不良；而乙烯释放剂如乙烯利（ethephon）虽促进转色，又会加剧落果并缩短货架期。这种“保产量”与“提品质”的冲突，每年造成全球苹果产业数百万美元损失。

美国弗吉尼亚理工大学Alson H. Smith Jr.农业研究中心的Mohammad M.H.Tipu团队独辟蹊径，提出“双轨调控”策略：利用乙烯前体物质1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）可能存在的独立信号功能，将其与AVG联用。通过两年田间试验（2023-2024）结合分子生物学分析，团队发现AVG+ACC组合既能通过抑制MdACS9等基因降低乙烯合成，又能特异性激活花青素通路关键基因，实现“减落果”与“增红色”的双赢。

关键技术方法
研究采用完全随机设计（CRD），对‘Honeycrisp/B9’苹果树进行6种处理（ACC、ethephon、AVG及其组合），通过DA仪测定叶绿素降解指数（IAD），HPLC定量花青素含量，qRT-PCR分析乙烯合成（MdACS1/3/6等）与花青素合成（MdCHS/MdDFR等）基因表达，并结合果实硬度、糖度等品质参数评估。

突破性发现

1. 落果控制新范式
   AVG单用使落果率降至最低（2024年2WAHD仅18.18%），但导致果实绿底残留（IAD值1.02）。而AVG+ACC组合既保持AVG 80%的防落效果（落果率26.00% vs 对照35.64%），又通过上调MdACS1/MdACO1使花青素含量提升3.3倍（459.22 vs 139.16 ng/L）。

2. 着色调控的分子开关
   ACC单独处理显著激活花青素合成通路：MdCHS表达量达对照4.2倍，MdF3H提升3.8倍。有趣的是，AVG+ACC虽未显著影响乙烯含量（8.84 ppm vs 对照14.50 ppm），却能选择性上调MdCHI（+215%），揭示ACC可能通过非乙烯途径激活部分花青素基因。

3. 品质平衡的艺术
   所有处理均未影响果实硬度（16-18 lbf）与可溶性固形物（12-15°Brix），但AVG单独处理导致淀粉指数延迟（3.13 vs 对照6.93）。AVG+ACC组合则完美规避这一缺陷，维持正常成熟进程。

产业启示录
该研究首次证实ACC与AVG的协同效应不同于传统乙烯调节模式：在抑制有害乙烯（减少落果）的同时，通过“精准激活”花青素合成通路改善着色。这种“分子剪刀差”策略为其他易落果果树（如梨、桃）的品质调控提供了新思路。论文建议在采前3周单次喷施AVG（130 ppm）后，间隔施用ACC（400 ppm），既可避免ethephon导致的早熟风险，又能满足市场对≥50%果面红色的严苛标准。未来研究可进一步解析ACC独立信号通路的受体机制，为开发新型植物生长调节剂奠定基础。