香蕉作为热带亚热带地区重要的水果之一，是助推热区乡村振兴的重要力量。低温冷链被广泛用于延长果蔬产品的货架寿命，然而香蕉是典型的冷敏性果实，每年的寒潮以及冬春季节的北运过程中，果实不可避免地遭遇不适宜的低温环境（低于13 °C）而产生冷害。香蕉果实遭受冷害后，后熟过程出现品质形成障碍，严重影响其商品价值，也制约了低温冷链物流保鲜技术在产业上的应用与发展。因此，深入揭示香蕉果实采后冷害发生及其调控机制，对于保障香蕉产业的可持续发展具有重要意义。

2024年6月10日，华南农业大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室/广东省果蔬保鲜重点实验室、园艺学院陆旺金教授和陈建业教授采后生物学团队在国际知名期刊Plant Biotechnology Journal上在线发表了题为“MaHsf24, a novel negative modulator, regulates cold tolerance in banana fruits by repressing the expression of HSPs and antioxidant enzyme genes”的研究论文，揭示了热处理通过抑制热激转录因子MaHsf24减轻香蕉果实冷害的分子机制。

研究人员首先分析热处理（hot water treatment，HWT；52 ℃，3 min）后冷贮藏期间的香蕉果实生理变化，测定ROS含量以及相关抗氧化酶活性，明确了热处理可减轻香蕉果实冷害与提高抗氧化酶活性，降低ROS含量密切相关。基于冷害相关的差异基因表达谱，鉴定到1个HSF B2a家族成员MaHsf24，其表达水平受冷胁迫诱导，而HWT抑制其表达。为了进一步探究MaHsf24的作用机制，采用DAP-seq和RNA-seq联合分析，筛选获得了MaHsf24的潜在靶基因，包括3个MaHSPs（MaHSP23.6、MaHSP70-1.1和MaHSP70-1.2）和3个抗氧化酶基因（MaAPX1、MaMDAR4 和 MaGSTZ1），通过EMSA、ChIP-qPCR和DLR等证实MaHsf24可直接靶定这6个基因的启动子，并抑制这些基因的转录（图1）。

图1 MaHsf24直接靶定MaHSPs和抗氧化酶基因的启动子，并抑制它们的转录

为了明确MaHsf24的生物学功能，将MaHsf24在番茄中稳定超表达，发现番茄果实的耐冷性降低，而HWT可削弱MaHsf24对6个靶基因的抑制效应，从而降低ROS积累，果实耐冷性增强（图2）。在香蕉中瞬时沉默MaHsf24上调了6个靶基因的表达，ROS含量降低，果实的耐冷性增强。

图2 HWT抑制超表达MaHsf24番茄果实耐冷性的下降

综上所述，该研究鉴定到了1个新的香蕉果实耐冷性的负调控因子MaHsf24，并提出了热处理通过抑制MaHsf24减轻香蕉果实冷害的作用模型（图3）。冷胁迫诱导了MaHsf24的表达，MaHsf24抑制了MaHSPs和抗氧化酶基因的转录，导致ROS的积累，香蕉果实出现明显冷害症状；热处理后，MaHsf24表达受到抑制，减弱了MaHsf24对MaHSPs和抗氧化酶基因的转录抑制，从而提高ROS清除能力，增强香蕉果实耐冷性。这一作用模型为果实诱导耐冷性的分子机制提供了新的见解。

图3 热处理通过抑制MaHsf24减轻香蕉果实冷害的作用模型

华南农业大学园艺学院在站博士后司佳为本论文第一作者，福建农林大学食品科学学院范中奇副教授为共同第一作者，华南农业大学园艺学院陈建业教授和卫玮副教授为共同通讯作者，华南农业大学博士后吴超杰和杨滢滢，单伟副教授，邝健飞研究员和陆旺金教授参与了本项研究。该研究得到了国家重点研发计划（2022YFD2100103）、国家自然科学基金（32202124和32372776）和国家香蕉现代农业产业技术体系（CARS-31）等项目的资助。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pbi.14410

文章来源：植物生物技术Pbj