近日，Horticultural Plant Journal在線發(fā)表了 湖南人文科技學(xué)院湘中果樹種質(zhì)資源利用與創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)題為“VvPIP1;1 plays a role in grape berry cracking by regulating water uptake”的研究論文。

1. 研究背景

裂果嚴(yán)重影響果實(shí)外觀品質(zhì)和商品價(jià)值，而且果實(shí)開裂部位容易導(dǎo)致病原微生物的侵染，加劇病蟲害傳播，給生產(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。很多研究表明，果實(shí)開裂是由于水分吸收不均勻造成的，而水孔通道蛋白對果實(shí)水分的吸收具有重要的影響。水孔蛋白（Plasma membrane intrinsic proteins，PIPs）是定位于生物膜上能夠介導(dǎo)水分或一些中性小分子跨膜運(yùn)輸?shù)耐ǖ赖鞍?，在調(diào)控細(xì)胞和組織吸水量中發(fā)揮重要作用。在一些作物中過表達(dá)水孔蛋白合成關(guān)鍵基因能夠增加細(xì)胞吸水速率，增大細(xì)胞體積，導(dǎo)致果實(shí)開裂。但目前關(guān)于PIPs與葡萄裂果的關(guān)系還沒有直接證據(jù)。

2. 研究問題

對當(dāng)前生產(chǎn)上的主栽葡萄品種進(jìn)行裂果性狀調(diào)查，篩選抗裂品種和易裂品種，比較抗裂品種和易裂品種果實(shí)的生理生化特性及細(xì)胞形態(tài)學(xué)特征，明確水孔通道蛋白活性與裂果的關(guān)系，驗(yàn)證水孔通道蛋白合成關(guān)鍵基因在果實(shí)開裂中的功能。

3. 研究結(jié)果

（1）易裂品種的果肉細(xì)胞面積顯著大于抗裂品種，果皮和果肉細(xì)胞膨大不協(xié)調(diào)是造成葡萄果實(shí)開裂的根本原因。

Fig. 4 Differences in epicarp and mesocarp observation between ‘Zuijinxiang’ and ‘Xiangfei’ fruit at 41 and 53 DAFB (days after full bloom)

（2）抑制水孔通道蛋白PIPs活性可以減少葡萄果實(shí)水分的吸收，降低裂果率，而增強(qiáng)水孔通道蛋白PIPs活性可以增加葡萄果實(shí)水分的吸收，提高裂果率。

Fig. 5 The effects of nano-silver (aquaporin inhibitor) and forskolin (aquaporin promoter) on the absorption of acid fuchsin (A) and water (B), along with the fruit-cracking percentage (C) in ‘Xiangfei’ berries

（3）在番茄中過表達(dá)水孔蛋白合成關(guān)鍵基因VvPIP1;1會(huì)促進(jìn)果實(shí)水分的吸收，使果肉細(xì)胞面積增大，裂果率顯著增加。

Fig. 8 Effects of VvPIP1;1-OE on tomato fruit cracking phenotypes (A), transcriptional levels of VvPIP1;1 (B), fruit cracking percentage (C), and flesh water content (D)

4. 意義和創(chuàng)新性

本研究通過對當(dāng)前生產(chǎn)上的主栽葡萄品種進(jìn)行連續(xù)2年的裂果性狀調(diào)查，篩選出抗裂品種和易裂品種，確定了裂果發(fā)生的時(shí)期，解析了水孔通道蛋白活性對葡萄果實(shí)開裂的影響，驗(yàn)證了水孔蛋白合成關(guān)鍵基因VvPIP1;1在果實(shí)開裂中的功能。本研究結(jié)果對于揭示葡萄裂果機(jī)制和推動(dòng)葡萄抗裂果育種具有重要的意義。

作者及其團(tuán)隊(duì)介紹：青年博士教師余俊為該論文的第一作者，湘中果樹種質(zhì)資源利用與創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人朱明濤為該文的通信作者，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹所黃振宇團(tuán)隊(duì)參與了本研究。湘中果樹種質(zhì)資源利用與創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)主要從事湖南省果樹種質(zhì)資源的利用與開發(fā)方面的研究，目前主持或參與國家級(jí)項(xiàng)目3項(xiàng)，省部級(jí)項(xiàng)目20余項(xiàng)，發(fā)表SCI論文30余篇，授權(quán)專利6項(xiàng)。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.hpj.2024.07.010

                            （文：凌薈、劉東麗）

（一審：朱明濤 二審：周麗華 三審：蔣毅）