甜瓜（Cucumis meloL.）属于全球重要园艺作物，其果实的成熟特征直接影响着产量与品质。果实成熟是一个复杂的生理过程，受多种植物激素精细调控，其中脱落酸ABA在呼吸跃变型果实和非呼吸跃变型果实成熟中均发挥关键作用。然而，ABA受体在甜瓜果实成熟过程中的分子调控机制仍不清楚，限制了成熟调控关键基因在分子育种中的应用。
近日，砗根/哈斯阿古拉团队在Plant, Cell & Environment期刊发表题为“CmPYL5 mediates melon fruit ripening via regulation of CmPP2CA6 gene pathway”的研究论文。
研究团队发现甜瓜 ABA 受体家族成员CmPYL5基因在发育中的果实和种子中特异表达。原位杂交结果表明，CmPYL5主要在两性花早期发育阶段表达较高。CmPYL5过表达促进甜瓜果实成熟，并且促进果实中乙烯、ABA 和类胡萝卜素的积累，同时加快叶绿素降解，表明CmPYL5在调控果实色泽转变和成熟进程中发挥正调控作用。相反，抑制CmPYL5表达则导致果实成熟明显延迟。转录组分析显示CmPYL5过表达显著重塑果实成熟相关的转录网络，差异表达基因富集于植物激素信号转导、MAPK 信号通路以及糖代谢和细胞壁重塑等成熟相关途径。其中，多种 ABA 和乙烯生物合成及信号转导基因发生显著变化。进一步研究发现，ABA 信号通路中的负调控因子 CmPP2CA6与CmPYL5直接互作。酵母双杂交、BiFC、荧光素酶互补成像及体外 pull-down 实验一致证明 CmPYL5 与 CmPP2CA6具有直接互作。体外酶活实验表明，在 ABA 存在条件下，CmPYL5 能显著抑制 CmPP2CA6 的磷酸酶活性，从而解除其对下游基因功能的抑制。进行遗传转化确认CmPP2CA6过表达或CmPYL5沉默均显著延缓果实成熟。因此推测CmPP2CA6作为CmPYL5基因下游负调控因子在果实成熟过程中发挥关键作用。此外，研究还发现 ABA 响应转录因子 CmABF2 和CmABF4 能直接结合CmPP2CA6启动子并激活其转录。综上，该文章解析了 ABA 受体 CmPYL5 通过调控 CmPP2CA6 介导甜瓜果实成熟的分子机制，为甜瓜成熟调控提供了新的理论依据和基因资源。
该成果得到了国家自然科学基金、自治区重点研发和成果转化计划、内蒙古自治区高等学校“青年科技英才”支持项目、以及内蒙古自治区“英才兴蒙”工程专项的支持。
我校生命科学学院2025级博士生贾晨晨为该论文第一作者，2022届已毕业硕士生武东辉为共同一作，砗根副教授为通讯作者。
论文链接: DOI: 10.1111/pce.70382
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