梨（Pyrus L.）是一種重要的溫帶落葉果樹(shù)，廣泛分布于亞歐大陸。我國(guó)傳統(tǒng)的梨果實(shí)多為褐皮和綠皮，顏色較為單一，缺乏對(duì)消費(fèi)者的吸引力。近年來(lái)，紅皮梨品種的選育彌補(bǔ)了梨?zhèn)鹘y(tǒng)品種果實(shí)色澤的缺陷，能夠顯著提升梨果實(shí)在果品市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。紅梨果皮中的紅色源于花青苷的積累。然而，隨著全球氣候變化導(dǎo)致極端溫度的頻繁發(fā)生，異常的高溫天氣已嚴(yán)重威脅了包括果實(shí)顏色在內(nèi)的果實(shí)品質(zhì)，阻礙了紅梨產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。但是，目前關(guān)于高溫抑制花青苷積累調(diào)控機(jī)制的研究仍十分有限。因此，探究高溫抑制梨果皮花青苷合成的作用機(jī)制，對(duì)于應(yīng)對(duì)氣候變化、提高果實(shí)品質(zhì)具有極其重要的意義。

2025年5月5日，浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院白松齡研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名期刊The Plant Cell發(fā)表了題為Reduced proteasome degradation of HsfB2a at higher temperatures is responsible for the inhibition of anthocyanin synthesis in pear的研究論文，揭示了溫度響應(yīng)模塊PpATL52-PpHsfB2a-PpHY5L介導(dǎo)高溫抑制梨花青苷合成的新機(jī)制。

圖1. The Plant Cell在線發(fā)表文章

該研究發(fā)現(xiàn)，高溫顯著阻礙了梨果實(shí)花青苷的積累。通過(guò)轉(zhuǎn)錄組分析及多種生化實(shí)驗(yàn)，研究人員發(fā)現(xiàn)熱激轉(zhuǎn)錄因子PpHsfB2a受到高溫顯著誘導(dǎo)，并可以直接結(jié)合在光信號(hào)通路重要轉(zhuǎn)錄因子PpHY5L啟動(dòng)子上并抑制其表達(dá)，介導(dǎo)了高溫信號(hào)作用于光信號(hào)通路最終抑制梨花青苷合成的過(guò)程。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，PpHsfB2a的蛋白豐度在高溫處理后顯著上調(diào)，這是由于其泛素-26S蛋白酶體降解程度減弱。通過(guò)pull-down篩庫(kù)聯(lián)合LC-MS/MS分析，篩選出了一個(gè)可以與PpHsfB2a互作并介導(dǎo)其泛素-26S蛋白酶體降解的E3泛素連接酶PpATL52。PpATL52通過(guò)泛素化降解PpHsfB2a蛋白并減弱其對(duì)PpHY5L的轉(zhuǎn)錄抑制從而促進(jìn)梨花青苷的合成。高溫則通過(guò)抑制PpATL52的轉(zhuǎn)錄水平和蛋白豐度，減弱PpHsfB2a的泛素-26S蛋白酶體降解程度，導(dǎo)致其蛋白豐度增多，最終抑制梨花青苷的合成。

圖2. 高溫抑制梨花青苷合成的工作模型

綜上所述，該研究揭示了溫度響應(yīng)模塊PpATL52-PpHsfB2a-PpHY5L介導(dǎo)高溫抑制梨花青苷合成的機(jī)制，明確了PpHsfB2a的泛素-26S蛋白酶體降解程度減弱是高溫抑制梨花青苷合成的原因。該研究結(jié)果不僅有利于豐富高溫信號(hào)與光信號(hào)互作的理論基礎(chǔ)，還從轉(zhuǎn)錄調(diào)控、翻譯后修飾兩個(gè)維度拓寬了高溫抑制梨花青苷合成的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)又能為開(kāi)發(fā)促進(jìn)紅梨在高溫下著色的方法及紅梨新品種的選育提供理論與技術(shù)支撐。

此外，

The Plant Cell

Heat vs. hue: a molecular tug-of-war in pear fruit coloration

圖3. The Plant Cell在線發(fā)表本研究的評(píng)論文章

浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院博士研究生王露為該論文第一作者，白松齡研究員為該論文通訊作者。浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院滕元文教授、倪雋蓓副研究員為該論文提供了指導(dǎo)。浙江大學(xué)博士后高雨豪、博士生張露（已畢業(yè)）以及博士生楊屬林為該論文做出了重要貢獻(xiàn)。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1093/plcell/koaf102