PpZAT6-PpWRKY46模块通过激活脯氨酸生物合成调控桃果实冷胁迫响应的分子机制

本研究揭示了ABA缓解桃果实冷害(CI)的新机制，发现锌指转录因子PpZAT6与WRKY转录因子PpWRKY46通过协同激活脯氨酸合成基因PpP5CS/PpP5CS1的表达，显著提升脯氨酸含量从而增强果实抗寒性。该成果为果蔬采后冷害调控提供了关键靶点，发表于《Postharvest Biology and Technology》。

　　

研究背景

桃（Prunus persica）作为高营养价值的水果，采后低温贮藏易发生冷害(CI)，表现为质地、风味等品质劣变。虽然脱落酸(ABA)等植物激素可缓解CI，但其分子机制尚未阐明。脯氨酸作为重要的渗透调节物质，在植物抗逆中起关键作用，但内源脯氨酸在桃果实CI中的调控网络仍不清楚。前期研究发现ABA通过激活脯氨酸合成基因PpP5CS缓解CI，但上游转录调控机制仍是空白。

研究方法

中国博士后科学基金和国家自然科学基金资助团队采用多组学技术：

1. 通过RNA-Seq筛选低温响应的C2H2型锌指蛋白基因家族成员
2. 利用农杆菌介导的瞬时过表达和病毒诱导基因沉默(VIGS)技术验证基因功能
3. 采用双荧光素酶报告系统、酵母单杂交和Pull-down实验分析转录因子互作
4. 通过RT-qPCR和脯氨酸含量测定解析基因表达与表型关联

研究结果

PpZAT6直接激活脯氨酸生物合成相关基因表达
从12个C2H2-ZFPs中鉴定出PpZAT6受低温显著诱导，其表达与CI程度负相关。ABA处理可增强PpZAT6表达，该蛋白含zf-C2H2_6结构域，能直接结合PpP5CS启动子激活转录。过表达PpZAT6使脯氨酸含量提升1.8倍，沉默则降低40%。

PpWRKY46与PpZAT6协同调控脯氨酸合成
PpWRKY46表达模式与PpZAT6高度一致，系统进化分析显示其与拟南芥AtWRKY46同源。该蛋白不仅能独立激活PpP5CS/PpP5CS1表达，还可与PpZAT6物理互作形成转录复合物，使PpP5CS启动子活性增强2.3倍。

PpZAT6-PpWRKY46模块的功能验证
双基因共表达使脯氨酸含量达单基因过表达的1.5倍，而共沉默导致脯氨酸合成几乎完全抑制。该模块通过协调调控Δ¹-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)活性，建立脯氨酸合成的双保险机制。

结论与意义

本研究首次阐明PpZAT6-PpWRKY46转录模块通过级联激活脯氨酸生物合成通路缓解桃果实CI的分子机制：

1. 解析ABA诱导抗寒性的新信号路径：ABA→PpZAT6/PpWRKY46→PpP5CS→脯氨酸积累
2. 揭示转录因子协同增效的新模式，为果蔬抗冷育种提供双靶点策略
3. 突破单纯外源处理的局限，为开发基因编辑等精准调控技术奠定基础

该成果发表于采后生物学顶级期刊《Postharvest Biology and Technology》，不仅解决桃产业冷链损耗难题，更为蔷薇科果实采后生物学研究提供范式。研究涉及的P5CS(Δ¹-pyrroline-5-carboxylate synthase)和PDH(proline dehydrogenase)等关键酶靶点，对开发新型抗冷剂具有指导价值。