CsGPAT基因家族调控柑橘果实伤口愈合的分子机制及其对绿霉病的抑制作用研究

《Postharvest Biology and Technology》：Genome-wide characterization of the CsGPAT gene family and functional insights into citrus fruit wound healing

本研究首次在柑橘中全基因组鉴定CsGPAT基因家族，通过瞬时过表达和病毒诱导基因沉默技术证实CsGPAT2/3/4通过激活甘油-3-磷酸酰基转移酶活性，促进木栓质单体合成关键基因表达，显著增强伤口愈合能力并降低绿霉病发生率，为柑橘采后品质调控提供新靶点。

　　

Highlight

实验材料

成熟柑橘果实（ Citrus sinensis ，L. Osbeck cv. Jincheng 447#）选取大小均匀、无物理损伤的样品，采用2%次氯酸钠消毒后蒸馏水冲洗2分钟，自然晾干。指状青霉分离自自然发病果实实验室保存菌株，孢子悬浮液浓度调整为1×10⁶ spores/mL备用。

CsGPATs基因家族的鉴定

通过BLASTP分析在甜橙基因组中鉴定到8个CsGPAT基因，CDS长度均在1000-2000 bp区间。染色体定位显示CsGPAT1/2位于3号染色体，CsGPAT3/4位于4号染色体，CsGPAT5/6位于5号染色体，CsGPAT7/8分别位于6号和8号染色体。

理化性质、多序列比对与系统进化树分析

我们对CsGPATs蛋白的理化性质进行了深入分析，包括分子量、等电点等基础参数。通过多序列比对揭示了GPAT特征结构域的保守性，系统进化树构建则清晰展示了柑橘GPATs与其他物种同源蛋白的进化关系。

讨论

采后柑橘果实的机械损伤常导致病原菌侵染，而伤口愈合形成的物理屏障是关键防御机制。本研究发现CsGPATs介导的酰化反应启动了木栓质生物合成级联反应——CsGPATs过表达显著提升了GPAT酶活性，促进超长链脂肪酸、ω-羟基脂肪酸等关键单体的积累。这些单体通过酯键聚合形成致密木栓层，有效阻隔指状青霉侵染。值得注意的是，CsGPAT2/3/4在伤口处的表达与木栓质沉积呈正相关，其调控网络可能涉及茉莉酸等信号通路，这为采后病害防控提供了新思路。

结论

通过全基因组分析从甜橙v3.0基因组鉴定出8个CsGPAT基因，其中CsGPAT2/3/4通过瞬时过表达和VIGS实验验证了它们对伤口愈合的正向调控作用。机制上，这些基因的过表达增强了GPAT酶活性，促进关键木栓质单体积累，并刺激木栓质沉积。同时上调木栓素合成通路中关键基因的表达，最终增强果实对绿霉病的抗性。本研究为阐明柑橘伤口愈合的分子机制提供了新见解，对改善采后果实品质具有重要价值。