ABA诱导的PbrMYB8-PbrMYB169模块调控梨果实木栓化障碍中木质素生物合成的分子机制

为解决梨果实木栓化障碍（corking disorder）导致的品质下降问题，南京农业大学研究人员通过整合RNA-seq和功能验证，发现ABA通过激活PbrMYB8-PbrMYB169转录模块协同调控木质素合成通路基因（如Pbr4CL1、PbrLAC5等），揭示了激素介导的木质化分子机制，为梨品质改良提供新靶点。研究发表于《Horticultural Plant Journal》。

　　

梨作为我国第三大水果，其果实木栓化障碍（corking disorder）是成熟期常见的生理性病害，表现为果肉褐变、木质化及质地硬化，严重影响商品价值。尽管已知矿物质缺乏（如钙、硼）和干旱等环境因素可能诱发该病，但其分子机制尚不明确。尤其值得注意的是，病害组织中木质素含量异常升高，但调控这一过程的关键信号通路和转录网络仍是未解之谜。

南京农业大学的研究团队以易感品种‘秋月’梨（Akizuki）为材料，通过组织学分析首次确认木栓化组织中木质素沉积显著增加。研究人员创新性地建立离体实验体系，发现外源脱落酸（ABA）处理能诱导梨愈伤组织木质化，且田间ABA喷施可重现木栓化症状。这一发现将ABA与木质素生物合成通路联系起来，为解析病害机制提供了突破口。

研究采用多组学联用策略：通过RNA-seq筛选到ABA响应基因PbrMYB8，其表达与木质素积累呈强正相关。功能实验表明，PbrMYB8过表达可显著提升梨愈伤组织和拟南芥的木质素含量，而病毒诱导的基因沉默（VIGS）则抑制该过程。深入机制研究发现，PbrMYB8虽不能直接结合木质素合成基因（如PbrC3'H1、Pbr4CL1）的启动子，但能与已知调控因子PbrMYB169形成蛋白复合物，通过酵母双杂交（Y2H）、双分子荧光互补（BiFC）和荧光素酶互补成像（LCI）等技术验证了二者的互作。该复合物协同激活PbrHCT79、PbrLAC5等关键酶基因，从而驱动木质素单体聚合。

关键技术包括：1）基于‘秋月’梨田间样本的转录组测序（RNA-seq）；2）梨果实瞬时转化和愈伤组织稳定遗传转化；3）双荧光素酶报告系统解析启动子活性；4）酵母双杂交和荧光互补技术验证蛋白互作。

主要研究结果包括：

1. 1.

   组织学与成分分析揭示木栓化组织木质素特异性沉积

   通过石蜡切片和溴乙酰法定量，发现病组织木质素含量较健康组织高2.1倍，且苯丙烷代谢通路基因（Pbr4CL1、PbrLAC4等）显著上调。

2. 2.

   ABA处理促进梨愈伤组织木质化并诱导果实木栓化

   50 mg·L^-1 ABA使愈伤组织木质素含量提升3.8倍，田间处理使果实发病率达67%。内源ABA水平与病害严重度呈正相关。

3. 3.

   转录组鉴定到核心调控因子PbrMYB8

   差异基因分析显示PbrMYB8在病组织中表达量较健康组织高5.2倍，且与木质素合成酶基因共表达。

4. 4.

   PbrMYB8-PbrMYB169模块协同调控木质素合成

   双荧光素酶实验证明该复合物对PbrHCT79启动子的激活效率较单因子提高2.3倍，揭示转录级联放大机制。

讨论部分指出，该研究首次阐明ABA通过MYB转录模块调控梨果实木栓化的分子路径，突破了过去仅关注表皮木栓质（suberin）的研究局限。发现的PbrMYB8可作为分子标记辅助抗病育种，而ABA信号通路的调控为开发生长调节剂防控技术提供新思路。研究还提示，木质素在发育（如石细胞形成）和应激反应中的差异化调控网络，为理解植物细胞壁重塑的进化适应性提供了范例。

该成果不仅为梨产业解决木栓化障碍这一瓶颈问题提供理论依据，其揭示的ABA-MYB-木质素调控轴也可能适用于其他蔷薇科果实的品质改良，具有重要科学价值和应用前景。