《Plant Physiology and Biochemistry》：Anti-auxin treatment and co-expression networks reveal auxin involvement in the transition to ripening in sweet cherry fruits
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发育向成熟的转变由多种激素调控，这些激素在非跃变型果实中与脱落酸（ABA）相互作用，生长素即其中之一。在甜樱桃（Prunus avium）中，研究显示生长素促进果实着色与ABA积累，这与其他非跃变型模式植物相反。因此，本研究旨在通过评估全局基因表达对生长素稳态
发育向成熟的转变由多种激素调控，这些激素在非跃变型果实中与脱落酸（ABA）相互作用，生长素即其中之一。在甜樱桃（Prunus avium）中，研究显示生长素促进果实着色与ABA积累，这与其他非跃变型模式植物相反。因此，本研究旨在通过评估全局基因表达对生长素稳态干扰的响应，探讨生长素在甜樱桃成熟转变中的作用。为此，研究人员在果实浅绿期使用具有已报道抗生长素活性的荧光标记化合物5d处理果实。该化合物使果实着色与成熟脱同步：果实着色与吸光度差指数（IAD）增强，而软化与可溶性固形物含量（SSC）增加被延迟。处理中富集的功能类别涉及生长素输出、信号转导与响应、黄酮醇生物合成、苹果酸转运、肌醇代谢及细胞壁组织。抗生长素5d下调的基因子集促进了与ABA响应相关类别的富集。抗生长素5d阻止了对照果实中观察到的ABA升高，上调了ABA受体基因，并改变了ABA响应基因的表达，支持生长素-ABA串扰（crosstalk）。抗生长素5d处理还上调了赤霉素（GA）生物合成相关基因，表明生长素可能通过调节GA产生来影响成熟。共表达分析显示，编码SAUR72与PIN-LIKES 3-like的生长素相关基因是关键节点（anchors），与成熟相关基因相连，包括参与ABA响应与降解、细胞壁软化及激素甲基化的基因，进一步支持生长素在甜樱桃中具有促成熟作用。
论文解读：《Anti-auxin treatment and co-expression networks reveal auxin involvement in the transition to ripening in sweet cherry fruits》
研究背景与意义
甜樱桃（Prunus avium）属于非跃变型（non-climacteric）果实，其成熟启动主要由脱落酸（Abscisic acid, ABA）调控，而非乙烯峰值。然而，除ABA外，其他激素如赤霉素（Gibberellin, GA）和生长素（Auxin，主要指吲哚-3-乙酸 Indole-3-acetic acid, IAA）在成熟转变中的角色因物种而异且具有争议。在葡萄和草莓中，生长素通常抑制成熟；但在甜樱桃中，外源生长素处理（如NAA、IAA）被发现能促进着色并提高ABA含量，暗示甜樱桃中生长素可能具有独特的促成熟正向调节作用。目前关于生长素在甜樱桃发育末期（Stage II向Stage III过渡期）分子层面的调控机制尚不清楚，特别是生长素如何与ABA及其他激素互作以决定成熟命运仍是未解之谜。该研究发表于《Plant Physiology and Biochemistry》，旨在通过干扰生长素稳态，结合转录组与共表达网络分析，揭示生长素在甜樱桃成熟转变中的分子功能及激素串扰（crosstalk）机制。
主要关键技术方法
研究人员选用中熟品种‘Bing’甜樱桃，于智利INIA Los Tilos试验站2022-2023生长季开展田间试验。在花后38天（38 DAFB）浅绿转淡黄期，使用荧光标记抗生长素化合物5d（5 μM）浸蘸处理果实，以含DMSO及0.1% Tween-20溶液为对照。关键方法包括：利用荧光显微镜验证5d在果实质体内的摄取定位；超高效液相色谱串联质谱（UPLC-MS/MS）定量ABA、IAA、GA、水杨酸（Salicylic acid, SA）、茉莉酸（Jasmonic acid, JA）等激素含量；测定果实生长曲线及成熟参数（吸光度差指数 IAD、可溶性固形物 SSC、硬度）；分离中果皮总RNA进行链特异性mRNA测序（RNA-seq）并进行差异基因表达（Differential Gene Expression, DGE）分析；利用OmicsBox与ViSEAGO进行基因本体（Gene Ontology, GO）富集分析；基于GENIE3算法构建以87个生长素相关基因为锚点（anchors）的基因共表达网络，并在Cytoscape中进行可视化。
研究结果
3.1. Effect of anti-auxin 5d on fruit quality parameters and hormone content
抗生长素5d处理导致果实品质参数发生解耦联（desynchronized）：着色与IAD值提前增强，但SSC上升与硬度下降（软化）被延迟，果实生长直径未受影响。荧光显微显示5d在1小时内即到达内果皮组织，证实处理有效性。激素测定显示，对照果实中ABA在6天后（44 DAFB）显著升高，而5d处理果实中ABA升高被抑制；水杨酸（SA）在5d处理6天后显著降低；IAA、JA、JA-Ile及反式玉米素核苷（trans-zeatin riboside, tZR）在处理间无显著差异或均随时间下降，表明干扰生长素响应特异性阻断了ABA的自然积累。
3.2. Effect of anti-auxin 5d on mesocarp transcriptome
RNA-seq差异表达分析显示，对照组从T0到T6特有上调基因（C-up）1088个、下调（C-down）2603个，而5d处理组特有上调（T-up）638个、下调（T-down）1571个。GO富集分析表明，C-up中富集类别包括生长素输出、生长素信号转导、黄酮醇生物合成、苹果酸跨膜转运及细胞壁组织；C-down富集激素生物合成调节与肌醇代谢。5d处理特有变化基因（T-up）富集于生长素响应、硝酸盐同化及活性氮代谢；T-down则富集ABA响应、光合作用、二萜生物合成及果糖-1,6-二磷酸（Fru1,6-BP）代谢。热处理图进一步显示，编码生长素外流载体组分、PIN3、YUCCA4及ABA受体PYR/PYL家族的基因表达在对照与处理间呈现相反动态，证实5d干扰了生长素与ABA通路的核心转录重编程。
3.3. Co-expression analysis of anti-auxin 5d and untreated samples
基于GENIE3构建的共表达网络生成4个主要聚类（簇）。Cluster 3以生长素响应蛋白SAUR72为锚点，连接多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase）、甲酯酶17-like及ABA 8′-羟化酶3-like（ABA degradation），富集木质素、碳水化合物及水杨酸、茉莉酸代谢，暗示SAUR72与细胞壁软化及ABA降解相关。Cluster 4以PIN-LIKES 3-like为锚点，连接ABA响应脱水素DHN3-like及果胶甲酯酶抑制剂36，富集ABA响应、细胞壁修饰与果胶分解过程。网络分析证实生长素相关基因作为枢纽，与成熟相关途径（软化、ABA代谢、激素甲基化）存在正向或负向共表达关联，支持生长素在成熟转变中的整合作用。
讨论与结论总结
讨论部分指出，在甜樱桃Stage II末期施加5d破坏了生长素稳态，导致着色（ABA依赖途径）与其他成熟指标（SSA、软化）的解耦联。研究人员提出甜樱桃中存在独特的ABA-GA-生长素调控模块：抗生长素处理上调GA生物合成基因并增强ABA受体表达（尽管总ABA未升），提示生长素可能负调控GA合成并通过调节ABA敏感性影响着色；而天然生长素则可能通过下调PP2C正调控ABA途径或降低GA水平以解除对ABA的抑制。与共表达网络结合，SAUR72和PIN-LIKES 3-like作为锚点连接了ABA降解与细胞壁修饰基因，表明生长素在甜樱桃中不同于葡萄/草莓的抑制作用，而是发挥促成熟正向功能，这与桃等蔷薇科（Rosaceae）跃变型果实的生长素积累模式相似，挑战了甜樱桃单纯非跃变型的传统界定。
结论部分翻译总结：研究人员利用具有剂量依赖性抑制生长素响应的荧光标记化合物5d改变生长素稳态，引起成熟相关参数变化及多个与成熟相关的功能类别富集。生长素、ABA和GA通路的若干基因在处理后差异表达，表明生长素与这些激素互作以控制发育向成熟的转变。时间序列转录组分析将有助于理解5d引发早期分子事件。共表达分析进一步揭示了关键生长素基因作为锚点与成熟及ABA相关基因的连接。甜樱桃在生长素促成熟效应及IAA积累模式上类似于桃等其他蔷薇科植物，更接近跃变型特征，不同于葡萄和草莓。因此，非跃变型物种间不存在单一成熟策略；尽管ABA仍是关键调节者，生长素或GA等激素可能赋予物种特异性特征。跨非跃变型果实的比较研究有助于确定生长素的正向成熟角色是蔷薇科特有还是更广泛的调控机制。
