褪黑素调控采后梨果实软化与香气变化的分子机制及竞争性内源RNA网络研究

为解决梨果实采后软化导致的品质下降和香气变化问题，研究人员通过整合组学技术揭示了褪黑素通过调控细胞壁降解通路（β-Gal、PG等）和脂氧合酶（LOX）途径延缓软化并改变香气成分，同时构建了ceRNA调控网络，为梨果保鲜技术提供理论依据。

　　

梨作为温带地区重要的经济水果，其采后软化问题严重制约了果实品质和货架期。软化过程中细胞壁结构解体、乙烯爆发和香气成分变化是核心难题，而褪黑素作为一种天然保鲜剂显示出调控潜力，但其分子机制尚不明确。中国科学院果树研究所的Jiayu Xu等团队在《BMC Plant Biology》发表研究，通过多组学整合揭示了褪黑素延缓"早酥山梨"（Pyrus ussuriensis Maxim.）软化的机制，并解析了香气成分变化的调控网络。

研究采用生理指标测定（乙烯释放速率、呼吸强度）、透射电镜观察细胞壁超微结构、GC-MS分析挥发性有机物（VOCs），以及全转录组测序（mRNA、lncRNA、circRNA、miRNA）技术。通过构建ceRNA网络和代谢通路分析，系统阐明了褪黑素的作用靶点。

细胞壁降解与软化机制
透射电镜显示褪黑素处理组细胞壁中层（ML）和微纤维（MF）降解程度轻于对照组。KEGG分析鉴定出4条关键通路：戊糖葡萄糖醛酸互变、半乳糖代谢、鞘脂代谢和淀粉蔗糖代谢。其中β-半乳糖苷酶（β-Gal）、α-半乳糖苷酶（α-Gal）和果胶裂解酶（PL）的表达在褪黑素组上调幅度降低，与TEM观察到的细胞壁完整性保持一致。

乙烯合成的调控
褪黑素显著抑制ACS（1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶）和ACO（氧化酶）基因表达，使乙烯峰值降低17%，同时下调5个乙烯响应因子（ERF），证实其通过延缓乙烯爆发减缓软化进程。

香气成分的重编程
代谢组发现LOX途径是香气变化的核心通路，褪黑素处理使(E)-2-己烯醛等醛类物质含量改变。关键基因脂氧合酶（LOX）、氢过氧化物裂解酶（HPL）和羧酸酯酶（CXE）的表达差异与VOCs成分变化高度相关。

ceRNA调控网络
构建的ceRNA网络揭示mdm-miR159a同时靶向LOX通路基因和细胞壁降解酶（如果胶裂解酶），而mdm-miR396a/b-p3通过调控ACS影响乙烯合成。特别发现mdm-miR10988-p3作为枢纽节点，连接16个lncRNA和4个mRNA，形成调控软化与香气的交叉网络。

该研究首次阐明褪黑素通过三重机制延缓梨果软化：抑制细胞壁降解酶活性、调控乙烯生物合成、重塑LOX代谢通路，并揭示非编码RNA（尤其是mdm-miR10988-p3）的核心调控作用。研究成果为开发基于褪黑素的精准保鲜技术提供分子靶点，对改善梨果采后品质具有重要应用价值。