2025年6月16日，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徐强教授团队在Plant Communications上发表了题为“Molecular mechanism of high L-ascorbic acid accumulation in chestnut rose fruits”的研究论文。该研究系统地比较了蔷薇科和柑橘属多个物种果实发育过程中维生素C（VC）积累的特征并结合多组学数据分析，鉴定并验证了转录因子TTG2（WRKY44）、D-半乳糖醛酸途径中PME和GalUR基因及循环通路DHAR基因在刺梨果实高VC积累的潜在机制。
研究背景
刺梨果实不仅具有独特的果刺结构，而且因其极高的VC含量，被誉为“天然VC之王”。每100克果实中的VC含量可达2000mg之余，是美味猕猴桃的25倍、柑橘的40倍、番茄的100倍。柑橘属中物种众多，物种间VC积累差异显著。然而，蔷薇科中刺梨果实高积累VC的分子机制和跨物种间差异积累VC的机制目前尚未明晰。
研究内容
本研究完成了刺梨染色体水平基因组的测序组装，对大量的蔷薇属和柑橘属不同果实发育期材料进行了收集。通过HPLC进行VC含量测定，解析了不同物种中差异的VC积累模式。联合RNA-Seq数据分析，对VC合成通路相关基因的表达丰度与VC含量进行相关性分析。结果发现D-半乳糖醛酸途径中PME和GalUR基因及循环通路DHAR基因在刺梨果实发育期与VC的积累具有显著的高相关性。通过比较VC含量差异明显的不同柑橘（血橙和酒饼簕）果实发育期的VC合成通路基因的变化，发现PME等基因与刺梨等具有类似的规律。
图1 蔷薇科和芸香科植物果实中VC的浓度及刺梨和野蔷薇果实发育期VC生物合成途径基因表达丰度分析
进一步，研究人员鉴定到转录因子TTG2（WRKY44）在初期果实果刺和果实发育积累VC过程中表达丰度具有时空特异性。遗传转化和瞬时验证TTG2可正向参与拟南芥叶片表皮毛的发育和VC的积累。生理生化试证明了高VC的刺梨中TTG2可正向调控PME、GalUR和DHAR的表达参与VC的积累；而在芸香科低VC的柑橘中TTG2只参与了PME的调控。此外，基于多物种中关键候选基因序列分析及克隆发现，在蔷薇科中与刺梨亲缘关系较近的且VC含量较低的月季、野蔷薇和玫瑰等物种中GalUR的启动子较为保守；而在高VC的刺梨中GalUR的启动子存在545bp的插入。与其低VC的物种相比刺梨GalUR启动子的变异增加了TTG2可结合的W-box基序，造成了其调控上的差异。最后，研究人员将参与刺梨高积累VC多个基因参与的通路和调控机制通过多基因聚合载体成功地对低VC生菜中进行了遗传改良，并能显著提高生菜叶片VC的含量。本研究的结果，为解析高VC积累的分子机制提供了理论依据，并为低VC物种遗传改良提供了可行的思路。
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徐强教授和王霞研究员为论文的共同通讯作者；博士研究生李亚巍、刘子昂和博士后廖光联（现江西农业大学农学院教授）为论文并列第一作者。中国工程院院士、华中农业大学邓秀新教授参与指导本研究的开展；华中农业大学园艺学院张飞教授、林宗成教授、宁国贵教授、谢宗周高级工程师和徐远涛研究员以及贵州省农业科学院果树科学研究所郑乾明副研究员等参与了本研究的工作。
原文转自：公众号MPlant植物科学（Plant Com | 华中农业大学徐强教授团队揭示刺梨果实高维生素C积累的分子机制）
