多组学解析LED光照延缓西兰花采后衰老黄化的miRNA调控新机制

本研究针对西兰花采后易黄化衰老的产业难题，通过整合转录组、小RNA测序和降解组测序技术，揭示了红光LED（50 μmol m?2 s?1）通过调控miR9557-5p/BoPRX等关键miRNA-靶基因模块，维持ROS（活性氧）动态平衡与叶绿素代谢，显著延缓黄化进程。该发现为果蔬绿色保鲜技术开发提供了理论依据。

　　

研究背景与意义
西兰花作为富含营养的十字花科蔬菜，其翠绿的花蕾色泽是品质的重要指标。然而采后24-48小时内发生的快速黄化现象（主要由叶绿素降解驱动）导致每年高达30%的损耗，成为制约产业发展的关键瓶颈。传统化学保鲜剂存在安全隐患，而物理方法中红光LED因其无污染、低能耗特性备受关注。先前研究发现50 μmol m^?2 s^?1红光可延缓黄化，但其分子机制尤其是小分子RNA（miRNA）的调控网络尚未阐明。

北京市农林科学院蔬菜研究中心的研究团队通过多组学联用策略，首次系统揭示了红光LED通过重编程miRNA表达谱延缓西兰花衰老的分子开关。该成果发表于《Postharvest Biology and Technology》，不仅破解了miRNA介导的采后生理调控谜题，更为开发基于光调控的精准保鲜技术提供了靶点库。

关键技术方法
研究采用'优秀'品种西兰花，设置红光LED（50 μmol m^?2 s^?1）与黑暗对照处理，于采后0/2/4天取样。整合转录组测序（RNA-seq）、小RNA测序（sRNA-seq）和降解组测序（degradome-seq）数据，结合黄化指数、叶绿素含量等生理指标检测，通过生物信息学预测与实验验证锁定关键miRNA-靶基因对。

主要研究结果

1. 红光LED显著延缓黄化进程
红光处理组在4天储存后黄化指数较对照组降低42%，叶绿素保留率提高2.3倍。电镜观察显示叶绿体结构完整性显著优于对照组。

2. miRNA-靶基因调控网络解析

• 红光诱导型miRNA：miR9557-5p、miR160a-5p等4种miRNA表达上调，直接抑制过氧化物酶基因BoPRX7/17/22/67（降解组验证切割位点），降低过氧化物酶活性达35%。
• 红光抑制型miRNA：miR159c-5p、miR168a-5p等4种miRNA表达下调，解除对其靶基因BoCHLH（叶绿素合成限速酶）、BoPORC（原叶绿素酸酯氧化还原酶）的抑制，促进叶绿素生物合成。

3. ROS平衡与叶绿素代谢协同调控
红光处理使超氧化物歧化酶（SOD）活性提升1.8倍，H₂O₂积累量减少62%，形成"miRNA-过氧化物酶-ROS-叶绿素"级联调控轴。分子动力学模拟显示BoPRX22活性中心与miR9557-5p存在特异性结合位点。

结论与展望
该研究首次阐明红光LED通过miR9557-5p/BoPRX等模块双重调控ROS代谢与叶绿素合成的分子机制：一方面抑制过氧化物酶介导的叶绿素氧化降解，另一方面激活叶绿素生物合成通路。这种"双向制动"模型突破了传统单一靶点调控思路，为开发基于miRNA标记的智能光控保鲜装备奠定了理论基础。未来研究可拓展至其他芸薹属作物，并探索miRNA递送系统在采后处理中的应用潜力。