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防控冷害是水果保鮮產業(yè)的技術難題，而果實冷害發(fā)生調控機制是采后生物學長期關注的前沿科學問題。作為典型的熱帶亞熱帶作物，香蕉對低溫極為敏感，極易發(fā)生冷害。在缺銅條件下表達量升高的microRNA被稱為Cu-miRNA，其大多數(shù)靶向編碼含銅蛋白的基因。此前研究發(fā)現(xiàn)，miR528-MaPPO模塊在三倍體基因型AAA品種香蕉的冷害發(fā)生過程中起重要調控作用。然而，學界對不同基因型背景的香蕉果實耐冷性差異的形成與Cu-miRNA調控之間是否存在聯(lián)系，及其具體調控機制尚不明確。

近日，中國科學院華南植物園研究團隊探討了Cu-miRNA調控AAA型和ABB型香蕉果實耐冷性差異的分子機制，證實了果實抗氧化能力與Cu-miRNA積累量之間存在明顯相關性，這表明Cu-miRNA通過靶向含銅蛋白間接參與了氧化還原穩(wěn)態(tài)調節(jié)。

研究揭示，上游轉錄因子MaSPL4/5的表達水平及其對Cu-MIRNA基因的轉錄調控強度差異，或是導致Cu-miRNA在兩種香蕉果實差異積累的關鍵因素。在耐冷性更強的ABB型香蕉中，更高的MaSPL4/5表達量及其對B基因組上Cu-MIRNA啟動子的更強激活作用，共同促成了該果實中Cu-miRNA的更高豐度。通過果皮瞬時轉化實驗，研究進一步驗證了Cu-miRNA代表分子miR528的功能，即在不耐冷AAA型香蕉果皮中，瞬時過表達miR528（OE-miR528）可緩解冷害，而在耐冷ABB型香蕉果皮中，瞬時沉默miR528（STTM-miR528）則會加重冷害。

基于以上研究，團隊提出了Cu-miRNA介導AAA與ABB品種香蕉果實耐冷性差異的假說機制。在冷脅迫下，相較于AAA型果實，ABB型果實中MaSPLs明顯上調表達，且MaSPLs對B基因組上Cu-MIRNA啟動子的轉錄激活作用更強，從而誘導更高豐度的Cu-miRNA積累，相應下調其靶基因表達，參與調控氧化還原穩(wěn)態(tài)，通過提升果實抗氧化能力，最終增強果實耐冷性。

該研究拓展了對香蕉耐冷性分子機制的認識，也為培育適應低溫環(huán)境的新品種提供了潛在的靶標分子。

相關研究成果發(fā)表在《前沿研究雜志》（Journal of Advanced Research）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會等的支持。

論文鏈接

Cu-miRNA介導AAA與ABB品種香蕉果實耐冷性差異