PpWRKY4通过激活PpVIN2调控桃果实冷害的分子机制及其对蔗糖代谢的影响

为解决桃果实采后冷藏过程中冷害（CI）与蔗糖代谢失衡的关联机制问题，研究人员聚焦转录因子PpWRKY4对蔗糖代谢关键基因PpVIN2的调控作用。通过酵母单杂交（Y1H）、电泳迁移率实验（EMSA）和双荧光素酶报告系统（DLR）证实PpWRKY4直接激活PpVIN2启动子，瞬时转化和转基因拟南芥实验进一步揭示其通过加速蔗糖分解降低植物抗寒性。该研究为果蔬采后冷害调控提供了新靶点，发表于《Postharvest Biology and Technology》。

　　

桃果实冷害的“甜蜜陷阱”：蔗糖代谢如何成为双刃剑？
桃果实因其独特风味广受喜爱，但夏季采收后极易腐烂，低温贮藏是主要保鲜手段。然而，5℃以下贮藏会引发冷害（CI），表现为汁液流失、褐变和木质化，严重降低商品价值。更棘手的是，冷害症状常在货架期加剧。此前研究发现，蔗糖积累与植物抗寒性正相关，其既能作为低温保护剂稳定细胞膜，又能通过抗氧化系统清除自由基。但桃果实中蔗糖占可溶性糖75%，冷藏时却出现蔗糖含量骤降与膜透性激增的矛盾现象，暗示蔗糖代谢可能是冷害调控的关键突破口。

为解析这一机制，中国研究人员以‘玉露’桃为材料，聚焦真空转化酶（VIN）基因家族中唯一对低温敏感的成员PpVIN2。通过WRKY基因簇分析和甲基茉莉酸（MeJA）处理筛选，锁定冷响应转录因子PpWRKY4。亚细胞定位显示其为核蛋白，Y1H、EMSA和DLR实验证实其直接结合PpVIN2启动子的W-box（TTGACC/T）元件并激活转录。桃果实瞬时过表达PpWRKY4不仅提升PpVIN2表达，还增强VIN酶活性，加速蔗糖分解为葡萄糖和果糖。转基因拟南芥中，PpWRKY4过表达导致AtVIN2上调、蔗糖含量降低，但低温胁迫下存活率显著低于野生型，揭示其通过促进蔗糖分解反而削弱抗寒性。

关键技术方法
研究采用低温敏感品种‘玉露’桃果实样本，通过RT-qPCR筛选冷响应基因，结合MeJA处理验证PpWRKY4的低温诱导性。利用Y1H、EMSA和DLR验证转录调控关系，构建PpWRKY4过表达拟南芥分析表型，辅以酶活性和糖含量测定。

研究结果

1. 冷响应基因筛选：低温下18个PpWRKYs上调，PpWRKY4表达显著且受MeJA诱导。
2. 转录调控验证：PpWRKY4直接激活PpVIN2启动子，结合位点为TGAC核心 motif。
3. 功能分析：桃果实中PpWRKY4过表达提升PpVIN2表达和VIN活性，加速蔗糖分解；拟南芥中同源基因AtVIN2被激活，但低温存活率降低。

结论与意义
该研究首次揭示PpWRKY4-PpVIN2模块通过“蔗糖代谢悖论”调控桃果实冷害：低温下PpWRKY4激活PpVIN2加速蔗糖分解，虽提供能量却因糖信号紊乱加剧冷损伤。这一发现为采后保鲜技术开发（如靶向抑制PpWRKY4或使用VIN抑制剂）提供理论依据，同时拓展了WRKY转录因子通过糖代谢调控非生物胁迫的认知边界。