褪黑素通过HpRING1-HpSOD2泛素化模块调控活性氧清除提升火龙果采后贮藏品质的分子机制

本研究针对火龙果采后易腐烂、品质下降的产业难题，通过整合转录组分析与蛋白验证技术，首次揭示褪黑素（MT）通过抑制RING型泛素连接酶HpRING1介导的抗氧化酶HpSOD2泛素化降解，增强活性氧（ROS）清除能力，显著降低腐烂率46%并延长货架期。该发现为开发新型绿色保鲜剂提供了理论依据，论文发表于《International Journal of Biological Macromolecules》。

　　

火龙果作为热带高价值经济作物，其鲜艳的红色果肉富含营养，却因采后快速失水、病原菌侵染导致腐烂率高达30%-50%，造成巨大经济损失。传统保鲜手段如低温贮藏、化学杀菌剂存在能耗高、农药残留等缺陷，而活性氧（ROS）代谢失衡被认为是导致果实劣变的核心因素。当O₂·^?和H₂O₂过量积累时，会引发细胞膜脂过氧化，加速果实衰老。虽然已知褪黑素（Melatonin, MT）能通过激活SOD、CAT等抗氧化酶缓解氧化损伤，但其对蛋白质翻译后修饰的调控机制仍是未解之谜。

来自三亚崖州湾科技城联合项目团队的研究人员，以红肉火龙果（Hylocereus polyrhizus）为材料，发现100μM MT处理使果实腐烂率降低46%，同时显著提升硬度与可溶性固形物含量。通过转录组测序锁定RING型E3泛素连接酶HpRING1与Cu/Zn-SOD家族成员HpSOD2的互作关系。研究首次证实HpRING1通过K48位多聚泛素化修饰促使HpSOD2经26S蛋白酶体降解，而MT处理可抑制该过程，使HpSOD2蛋白水平提升2.1倍，增强O₂·^?清除效率。该成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》，为采后保鲜提供了新型分子靶标。

关键技术包括：100μM MT浸泡处理火龙果（海南海口产地）、转录组测序筛选差异表达基因、酵母双杂交验证HpRING1-HpSOD2互作、体外泛素化实验证明K48特异性修饰、qPCR检测抗氧化酶基因表达、MDA含量测定评估膜脂过氧化程度。

【研究结果】

1. 表型与生理指标：MT组贮藏第7天发病率较对照组降低46%，同时维持较高SOD活性（提升38%）和较低MDA积累（减少52%）。

2. 转录组分析：筛选到12个差异表达的E3泛素连接酶，其中HpRING1表达量下降65%，而HpSOD2转录水平无显著变化但蛋白丰度增加。

3. 蛋白互作验证：酵母双杂交和Co-IP证实HpRING1通过RING结构域直接结合HpSOD2，体外实验显示其能催化HpSOD2形成K48链泛素化修饰。

4. 功能解析：MT处理使HpRING1蛋白半衰期缩短至对照组的1/3，通过26S蛋白酶体抑制剂MG132实验证实HpSOD2降解依赖泛素-蛋白酶体途径。

【结论与意义】
该研究阐明MT通过"抑制E3酶活性-稳定抗氧化酶"的双重机制维持ROS稳态：一方面直接清除ROS，另一方面通过下调HpRING1减少HpSOD2的泛素化降解，使SOD酶活提升1.8倍。这不仅首次揭示MT调控蛋白质翻译后修饰在采后保鲜中的作用，更创新性提出"E3-SOD"调控模块，为开发基于泛素化调控的农产品保鲜技术奠定基础。作者Jiaxiang Liu等强调，该策略相比化学杀菌剂具有环境友好、无残留的优势，在热带水果产业链中具有广阔应用前景。