新研究拓展对香蕉耐冷性分子机制的认识
在国家自然科学基金、广东省自然科学基金等项目资助下，中国科学院华南植物园果蔬保鲜研究团队与合作者，研究揭示了由microRNA介导的氧化还原稳态调控香蕉耐冷性差异的分子机制。相关成果近日发表于《前沿研究杂志》（Journal of Advanced Research）。
论文第一作者兼共同通讯作者、中国科学院华南植物园在站博士后孔祥锦介绍，防控冷害是水果保鲜产业的技术难题，而果实冷害发生调控机制是采后生物学长期关注的前沿科学问题。香蕉是重要的果粮兼用作物，对许多热带和亚热带国家的粮食安全至关重要。
作为典型的热带亚热带作物，香蕉对低温极为敏感，极易发生冷害，造成巨大的经济损失。一类在缺铜条件下会上调表达的Cu-miRNA大多靶向编码含铜蛋白的基因（如多酚氧化酶PPO、漆酶LAC、过氧化物酶POD等）。团队前期研究发现，miR528-MaPPO模块在三倍体基因型AAA品种香蕉的冷害发生过程中起重要调控作用。然而，对于不同基因型背景的香蕉果实耐冷性差异的形成与Cu-miRNA调控之间是否存在联系，以及具体调控机制尚不明确。
研究团队探讨了Cu-miRNA调控AAA型和ABB型香蕉果实耐冷性差异的分子机制，证实了果实抗氧化能力与Cu-miRNA积累量之间存在显著相关性，表明Cu-miRNA通过靶向含铜蛋白间接参与了氧化还原稳态调节。进一步研究揭示，上游转录因子MaSPL4/5的表达水平及其对Cu-MIRNA基因的转录调控强度差异，可能是导致Cu-miRNA在两种香蕉果实差异积累的关键因素，即耐冷性更强的ABB型香蕉果实中积累更高丰度的Cu-miRNA，与其MaSPL4/5表达水平更高及MaSPL4/5对B基因组上Cu-MIRNA启动子的激活作用更强有关。随后，通过果皮瞬时转化实验进一步验证了Cu-miRNA代表分子miR528的功能，即在不耐冷AAA型香蕉果皮中瞬时过表达miR528（OE-miR528）能够缓解冷害，而在耐冷ABB型香蕉果皮中瞬时沉默miR528（STTM-miR528）则会加重冷害。
基于此，团队提出了由Cu-miRNA介导的AAA与ABB品种香蕉果实耐冷性差异的假说机制。即在冷胁迫下，相较于AAA型果实，ABB型果实中MaSPLs显著上调表达，且MaSPLs对B基因组上Cu-MIRNA启动子的转录激活作用更强，从而诱导更高丰度的Cu-miRNA积累，相应下调其靶基因表达，参与调控氧化还原稳态，通过提升果实抗氧化能力，最终增强果实耐冷性。
该研究拓展了对香蕉耐冷性分子机制的认识，同时为培育适应低温环境的新品种提供了潜在的靶标分子。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.jare.2025.06.084
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