褪黑素通过调控转录因子LcWRKY17促进采后荔枝果实花青素生物合成的分子机制

荔枝采后果皮褐变严重影响商品价值，本研究揭示褪黑素(MEL)通过激活转录因子LcWRKY17，直接上调LcPAL3、Lc4CL和LcANS等花青素合成基因表达，显著延缓果实褐变和色泽劣变，为采后保鲜提供新策略。

　　

荔枝（Litchi chinensis Sonn.）因其鲜艳的红色果皮和甜美果肉广受青睐，但采后易发生果皮褐变和褪色，导致商品价值骤降。这种褐变与花青素（anthocyanins）降解密切相关——这类水溶性色素不仅是荔枝"红衣"的来源，更是重要的抗氧化剂，能清除活性氧(ROS)维持细胞稳态。传统保鲜方法效果有限，而褪黑素(MEL)作为一种天然吲哚胺类物质，在调控植物次生代谢中展现出独特优势，但其在荔枝采后花青素合成中的分子机制尚不明确。

研究团队以'白糖罂'荔枝为材料，采用400 μM MEL处理果实，通过多组学技术结合分子生物学实验，系统解析了MEL-LcWRKY17-花青素合成通路的调控网络。关键技术包括：基于转录组数据筛选关键差异基因；通过qPCR分析基因表达模式；利用酵母单杂交(Y1H)和双荧光素酶报告系统(DLR)验证转录因子与靶基因启动子的互作；结合AlphaFold3预测蛋白-DNA结合模式；采用亚细胞定位明确LcWRKY17的核定位特性。

3.1 生理参数

MEL处理显著抑制了果皮褐变指数(BI)上升，8天时较对照组降低33.7%，同时维持更高的色度a*值（红绿轴）和DPPH自由基清除活性。相对电导率(RC)测定显示MEL有效缓解了细胞膜损伤，表明其通过增强抗氧化能力和膜稳定性延缓果实劣变。

3.2 花青素含量与合成基因表达

HPLC分析发现MEL使花青素含量在贮藏后期提高99.5%，同时显著上调7个花青素合成基因（LcPAL1/2/3、Lc4CL、LcCHS、LcF3H和LcANS）表达，其中LcPAL1表达量峰值达对照组的29.4倍，证实MEL通过激活苯丙烷-类黄酮通路促进色素积累。

3.3 LcWRKY17的功能解析

从荔枝转录组中鉴定的LcWRKY17具有典型WRKY结构域和C2H2型锌指基序。系统进化分析显示其与龙眼DlWRKY17亲缘最近。亚细胞定位证实其为核蛋白，双荧光素酶实验证明其具有转录激活活性。分子对接发现其WRKY结构域中Tyr-276、Lys-301和Arg-288残基可与W-box核心序列"TTGAC"形成氢键，提示特异性DNA结合能力。

3.4 靶基因调控验证

启动子分析在LcPAL3、Lc4CL和LcANS上游均发现W-box元件。Y1H实验显示LcWRKY17能与这些启动子直接结合，DLR检测进一步证实其可激活靶基因转录（Lc4CL启动子活性提升5.2倍）。体内成像显示共浸润烟草叶片出现特异性荧光信号，构建了"MEL→LcWRKY17→花青素合成基因"的完整调控链条。

该研究首次阐明LcWRKY17作为MEL信号下游的关键效应因子，通过直接激活花青素合成途径延缓荔枝采后品质劣变。相较于前人发现的MYB-bHLH-WD40(MBW)复合体调控机制，该工作揭示了WRKY家族成员在果实色泽调控中的新功能，为开发基于转录因子靶向调控的精准保鲜技术提供理论依据。发表在《Postharvest Biology and Technology》的这项成果，不仅对热带水果采后生物学有重要贡献，也为其他园艺作物的品质改良提供了可借鉴的分子模块。