外源H2S通过PpWRKY11介导的PpGAD1转录激活增强冷藏桃果实渗透调节能力的作用机制

为解决冷藏桃果实冷害(CI)导致的品质劣变问题，南京农业大学(江苏省农业科学院)团队揭示了H2S通过转录因子PpWRKY11正向调控γ-氨基丁酸(GABA)代谢关键基因PpGAD1的表达，促进渗透调节物质(GABA、多胺)积累的分子机制。该研究为采后保鲜技术开发提供了新靶点。

　　

桃果实因其香甜多汁备受青睐，但冷藏过程中易发生冷害(CI)，出现质地粉化、褐变等品质问题，每年造成巨大经济损失。传统保鲜技术难以兼顾效果与安全性，而气体信号分子硫化氢(H₂S)展现出独特优势——前期研究发现其可缓解桃果CI，但具体机制尤其是渗透调节网络调控途径尚不明确。渗透调节物质如γ-氨基丁酸(GABA)和多胺(PAs)如同细胞的"防冻液"，能稳定膜结构、维持渗透平衡，但其代谢如何受H₂S调控仍是未解之谜。

江苏省农业科学院农产品加工研究所团队以'湖景蜜露'桃为材料，采用20 μL L^-1 H₂S熏蒸处理，结合多组学分析发现：H₂S处理显著提升GABA含量21%，同时促进多胺(腐胺Put、亚精胺Spd、精胺Spm)积累。关键突破在于揭示WRKY转录因子家族成员PpWRKY11的核心作用——通过双荧光素酶报告系统(DLR)和电泳迁移率变动分析(EMSA)证实，PpWRKY11能特异性结合PpGAD1启动子的W-box motif(TTGACC)，激活这个GABA合成限速酶的转录。这如同发现了一把"分子钥匙"，解开了H₂S增强桃果抗冷性的基因开关。

研究采用高效液相色谱测定代谢物含量，实时荧光定量PCR分析基因表达，并通过原核表达纯化PpWRKY11蛋白进行体外结合实验。结果表明：1）H₂S处理提升GABA代谢酶(GAD、GABA-T)活性2.3倍，上调PpGAD1表达3.5倍；2）多胺合成酶(ADC、ODC)活性提高1.8倍，降解酶(PAO)活性受抑制；3）PpWRKY11具有典型转录激活域，其过表达使PpGAD1启动子活性增强4.2倍。

讨论部分指出，该研究首次构建"H₂S-PpWRKY11-PpGAD1-渗透调节"通路模型：H₂S通过诱导PpWRKY11表达，进而像"分子开关"般启动PpGAD1转录，促进GABA合成；同时多胺通过PAO途径转化为GABA前体，形成代谢协同。这种双途径调控为解释H₂S缓解CI提供了全新视角，不仅为桃果保鲜技术研发提供理论依据，更拓展了对植物气体信号转导网络的认识。

该研究的创新性在于：1）发现PpWRKY11是H₂S信号下游的关键转录调控因子；2）阐明GABA与多胺代谢的协同调控机制；3）建立非生物胁迫响应中转录因子与渗透调节的分子联系。未来研究可针对不同品种桃果开展验证，并探索PpWRKY11蛋白翻译后修饰的调控作用。这些发现对开发基于H₂S的绿色保鲜技术具有重要指导价值。