梨果实采后酯类香气形成新机制：PcTCP9-PcANK1模块协同调控PcLOX5转录的分子机制解析

为解决梨果实采后酯类香气物质合成调控机制不明的问题，研究人员开展了PcTCP9-PcANK1蛋白模块调控酯类生物合成的分子机制研究。通过多技术验证发现该复合体通过协同激活PcLOX5启动子活性显著促进酯类合成，为梨果实香气品质改良提供了关键分子靶点和理论框架。

　　

水果香气是决定果实综合品质和消费者接受度的关键性状。尽管挥发性化合物的生物合成途径已有较多研究，但其调控机制尚未完全阐明。梨作为重要的经济水果，其采后成熟过程中酯类物质的合成机制尤为关键。欧洲梨‘Starkrimson’以其浓郁香气著称，但采后软化快、货架期短，导致香气品质迅速下降。近年来研究表明，脂肪酸代谢途径中的脂氧合酶（LOX）途径是酯类合成的核心，其中LOX、HPL、ADH和AAT是关键限速酶。然而，关于LOX基因的上游转录调控机制，尤其是转录因子如何通过蛋白互作调控酯类合成的分子网络，在梨中仍缺乏系统研究。

为了解析梨果实采后酯类香气形成的调控机制，西北农林科技大学园艺学院的研究团队在《Postharvest Biology and Technology》发表了最新研究成果。他们以高香型欧洲梨‘Starkrimson’为材料，通过整合气相色谱-质谱（GC-MS）和RNA测序分析，系统解析了果实发育过程中挥发性代谢物积累与基因表达的关联网络，并发现了一个全新的转录调控模块——PcTCP9-PcANK1，该模块通过直接激活PcLOX5表达调控酯类合成。

研究采用的主要技术方法包括：基于‘Starkrimson’梨果皮和果肉的挥发性化合物GC-MS分析、RNA-Seq转录组测序、实时定量PCR（RT-qPCR）、酵母单杂交（Y1H）和双杂交（Y2H）、双荧光素酶报告基因 assay、电泳迁移率变动分析（EMSA）、荧光互补（BiFC和LCA）、GST pull-down以及梨果实和番茄的稳定/瞬时转化实验。

研究结果主要包括以下方面：

3.1. PcLOX5表达与梨果实采后成熟过程中挥发性酯类含量相关

通过GC-MS分析发现，酯类物质是‘Starkrimson’梨的主要香气成分，其中己酸己酯含量最高。RNA-Seq和qPCR结果显示，PcLOX5的表达模式与酯类积累高度一致，且在果皮中表达高于果肉，表明其可能参与酯类合成。

3.2. 过表达PcLOX5增强植物中挥发性酯类的合成

系统进化分析显示PcLOX5属于9-LOX亚家族，与苹果和桃中已报道的酯类合成相关LOX同源。瞬时过表达PcLOX5显著提高了梨果实中总酯和己酸己酯含量，而沉默该基因则导致酯类含量下降，证实了PcLOX5在酯类生物合成中的功能。

3.3. PcTCP9转录激活PcLOX5的表达

通过转录组分析和启动子结合位点预测，发现TCP家族转录因子PcTCP9可能结合PcLOX5启动子。双荧光素酶报告基因、Y1H和EMSA实验均证实PcTCP9直接结合PcLOX5启动子的特定区域（P2片段），并激活其转录。

3.4. 过表达PcTCP9提高梨中挥发性酯类的产生

亚细胞定位显示PcTCP9定位于细胞核。在梨愈伤组织和果实中过表达PcTCP9可显著上调PcLOX5表达和酯类含量，而沉默PcTCP9则产生相反效果，证明PcTCP9是PcLOX5的上游正调控因子。

3.5. PcTCP9与PcANK1存在蛋白互作

Y2H筛选发现ANK重复蛋白PcANK1与PcTCP9互作。通过Y2H、LCA、BiFC和GST pull-down等多重技术验证了PcTCP9与PcANK1在体内外的直接互作，且PcANK1定位于细胞质和细胞核。

3.6. PcTCP9与PcANK1形成的复合物增强PcTCP9对PcLOX5的转录激活

双荧光素酶报告基因实验表明，PcTCP9与PcANK1共表达可显著增强对PcLOX5启动子的激活能力。在梨果实中共表达PcTCP9和PcANK1比单独表达PcTCP9更能促进酯类积累，而共沉默则显著抑制酯类合成，证明PcTCP9-PcANK1复合物通过协同作用强化了对酯类合成的调控。

该研究首次揭示了TCP和ANK蛋白通过互作形成功能模块调控果实酯类香气合成的分子机制，不仅丰富了植物次生代谢调控的理论基础，也为通过分子育种改善梨果实香气品质提供了新的靶点和技术策略。研究人员在讨论中指出，尽管PTM（翻译后修饰）可能在该调控过程中发挥作用，但其具体机制仍需进一步探索。该发现的潜在应用价值包括通过调控PcTCP9-PcANK1-PcLOX5模块延长梨果实的货架香气期、优化冷链策略以及为其他蔷薇科果实的香气改良提供参考。