'Shinano gold'苹果中光信号调控花青素生物合成抑制的代谢机制解析

针对绿皮苹果在自然UV-B照射下花青素合成受限的问题，研究人员通过比较套袋与非套袋'Shinano gold'苹果的转录组和代谢组，揭示了UV-B信号转导关键因子（MdHY5、MdMYB1）及结构基因（MdLDOX、MdUFGT）的敏感性差异机制，为人工调控果实着色提供了理论依据。

　　

在苹果产业中，消费者对红色果实的偏好推动了栽培技术的革新，但气候变化导致的日照不足使部分红苹果品种着色困难。更令人困惑的是，绿皮苹果如'Shinano gold'(SG)在套袋栽培后暴露于自然UV-B时，竟出现不可预测的着色现象——有些完全不着色，有些则意外变红。这种差异背后，是光信号转导与花青素合成通路的"代谢开关"尚未被破解的谜题。

韩国国立研究团队在《Postharvest Biology and Technology》发表的研究，首次系统比较了套袋与非套袋SG苹果对UV-B的响应差异。研究采用UV-B梯度照射(1-5 W m^?2)、色度分析仪量化果皮颜色变化，结合qPCR检测光信号受体(UVR8)、转录因子(MYB-bHLH-WD40复合体)及花青素合成通路基因表达，并利用HPLC分析黄酮醇代谢物组成。

研究结果

1. 表皮颜色变化
   非套袋SG在1 W m^?2 UV-B(相当于自然最高强度)下几乎不着色，而套袋SG则显著变红。更高强度(3-5 W m^?2)UV-B能诱导所有样本着色，但套袋样本a*/b*值(红/黄比)增幅达2倍。

2. 基因表达模式
   发现三类响应模式：(1)采后自发上调型(如MdUVR8)；(2)UV-B依赖型(如MdMYB1、MdPAL)；(3)采后与UV-B协同型(如MdHY5、MdbHLH3)。非套袋样本中MdHY5对UV-B的响应阈值比套袋样本高3倍。

3. 代谢调控网络
   套袋处理使液泡pH调控基因(VHA、VHP)表达量提升5-8倍，稳定了花青素呈色；同时黄酮醇糖苷(如槲皮素-3-半乳糖苷)含量与UFGT活性呈负相关，揭示代谢流分配竞争机制。

结论与意义
该研究阐明套袋通过"光敏化重置"增强SG苹果对UV-B的敏感性：解除MdHY5-MdMYB1模块的表观抑制，激活从UVR8光感知到液泡酸化的完整信号链。这不仅解释了高原地区套袋苹果易着色的现象，更创新性提出"UV-B强度阈值调控"策略——通过预套袋使绿皮苹果获得可控着色能力。该成果为应对气候变化下的果实品质调控提供了精准干预靶点，如通过MdGSTs(谷胱甘肽S-转移酶)转基因增强花青素转运效率，或利用VHP抑制剂调节液泡pH实现颜色微调。