邓秀新院士团队发表《Science》封面论文

发布时间：2025-12-14

华中农业大学园艺林学学院、果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室邓秀新院士团队近日在《Molecular Plant》上发表了一项重要研究成果，题为“The CsWRKY3-CsHB7 Transcriptional Cascade Promotes Temperature-responsive Peel Pigmentation via CsCCD4b-Mediated β-Citraurin Biosynthesis in Citrus”。该研究系统揭示了柑橘果皮在亚适低温条件下转色的分子调控机制，不仅深化了对果实色泽形成机理的理解，也为应对气候变化带来的着色难题提供了切实可行的新路径。这也是该团队继去年在《Science》以封面论文发表题为“Molecular regulation of oil gland development and biosynthesis of essentialoils in Citrus spp”的相关研究成果后的又一重要突破。

果实色泽作为植物吸引动物传播种子的关键性状，在柑橘这类多年生木本果树中更具有双重意义：它既是植株对环境变化作出的生理响应标志，也直接关系到果实的外观品质和市场价值。然而，当前早熟、晚熟及部分中熟柑橘品种普遍面临果皮着色不均、色泽暗淡等产业痛点，严重影响商品性和消费者接受度。因此，深入解析果皮着色不良的成因及其调控网络，成为提升柑橘品质亟需突破的科学问题。

面向这一现实需求，研究团队从全国32个主产区采集纽荷尔脐橙样本，开展果皮色泽与地理纬度的关联分析，发现偏北地区果实颜色更红，其关键呈色物质——脱辅基类胡萝卜素β-柠乌素的积累显著增加。结合气象数据进一步证实，果皮色泽与11月平均气温呈显著负相关。通过采后控温实验，研究人员精准锁定了10–16℃这一亚适低温区间为促进着色的关键窗口，其中14–16℃处理效果尤为突出，为实际生产中的温度管理提供了明确参数依据。

在此基础上，团队利用不同温度处理下的果皮转录组数据，挖掘出一个早期响应因子CsHB7。功能验证表明，CsHB7可直接结合并激活β-柠乌素合成关键基因CsCCD4b的启动子，从而推动色素积累。但有趣的是，CsHB7自身启动子缺乏典型的低温响应元件，提示其上游存在更早的温度感应机制。进一步研究发现，转录因子CsWRKY3能够直接感知温度变化，并通过识别CsHB7启动子上的W-box元件，正向调控其表达。由此，一条由CsWRKY3→CsHB7→CsCCD4b构成的完整转录级联通路被成功构建，清晰阐明了低温信号如何逐级传递并最终驱动柑橘果皮深红色形成的分子逻辑。

值得注意的是，该通路还为不同柑橘种类间色泽差异提供了分子层面的解释：在果皮呈鲜艳橙红色的甜橙和橘类中，CsHB7启动子均含有W-box结构，而果皮色泽较淡的柚类则缺失该元件。这一发现不仅揭示了自然变异背后的调控基础，也为未来通过遗传改良定向优化柑橘色泽性状指明了新靶点。

这项研究不仅丰富了果实色泽形成的理论体系，更为通过栽培调控、品种选育和采后处理等多维度手段精准提升柑橘外观品质奠定了坚实基础。其成果对推动我国柑橘产业向优质化、品牌化转型升级具有重要的科学价值与广阔的应用前景。

本论文通讯作者为华中农业大学邓秀新院士，第一作者为已毕业博士魏冉冉。柑橘团队叶俊丽副研究员、柴利军教授、谢宗周研究员在研究过程中提供了关键指导，研究生符昂、方宇、孙权、莫芷静、梁颖及已出站博士后岳鹏涛也参与了相关工作。

来源：植物微生物最前线