胰蛋白酶调控黄瓜丝裂原活化蛋白激酶途径中CsWRKY33诱导苯丙烷化合物的合成

作     者：孙嘉炬 王贺敏 李欣 

作者机构：河南科技大学食品与生物工程学院 

出 版 物：《食品与发酵工业》 (Food and Fermentation Industries)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083203[工学-农产品加工及贮藏工程] 

基　　金：国家重点研发计划(2017YFC1600802) 

主　　题：胰蛋白酶 转录组学 广泛靶向代谢组学 基因沉默 诱抗保鲜 

摘      要：丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase， MAPK）级联途径广泛参与植物的生理调控过程。胰蛋白酶作为诱抗剂可显著提高黄瓜的贮藏品质，但胰蛋白酶如何通过MAPK途径调控苯丙烷化合物的合成，从而影响果实抗性尚待阐明。为了研究胰蛋白酶诱导黄瓜抗性的分子机制，该研究进行了转录组学分析和广泛靶向代谢组学联合分析，并通过病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silencing， VIGS）进行验证。转录组结果显示，共有83个差异表达显著基因富集在MAPK途径上，其中48个基因显著下调，35个基因显著上调。基因集富集分析进一步从领头亚集中筛选出CsWRKY33转录因子。与拟南芥、烟草等植物的多序列比对结果显示，明确该转录因子属于WRKY家族，在N端有一个高度保守WRKY结构域。该研究将转录组与广泛靶向代谢组学联合分析发现，香兰素、二氢查尔酮-4’-O-葡萄糖苷、2-羟基-3-苯基丙酸等物质的合成显著上调。共表达网络分析结果显示，上述关键代谢物应受CsWRKY33的负调控。VIGS结果显示，CsWRKY33沉默后能够提高果实的抗性，延长保存时间。该研究发现，胰蛋白酶能够下调CsWRKY33的表达，促进香兰素、二氢查尔酮-4’-O-葡萄糖苷、2-羟基-3-苯基丙酸等具有较高抗氧化抗菌活性的化合物的合成，提高果实抗病性，延缓果实衰老腐败。