我校研究生導師朱明濤團隊在葡萄裂果領域研究取得新進展

近日，Horticultural Plant Journal在线发表了 PP电子学院湘中果树种质资源利用与创新团队题为“VvPIP1;1 plays a role in grape berry cracking by regulating water uptake”的研究論文。

1. 研究配景

裂果严重影响果实外观品质和商品价值，而且果实开裂部位容易导致病原微生物的侵染，加剧病虫害流传，给生产造成巨大的经济损失。许多研究讲明，果实开裂是由于水分吸收不均匀造成的，而水孔通道卵白对果实水分的吸收具有重要的影响。水孔卵白（Plasma membrane intrinsic proteins，PIPs）是定位于生物膜上能够介导水分或一些中性小分子跨膜运输的通道卵白，在调控细胞和组织吸水量中发挥重要作用。在一些作物中过表达水孔卵白合成要害基因能够增加细胞吸水速率，增大细胞体积，导致果实开裂。但目前关于PIPs与葡萄裂果的关系还没有直接证据。

2. 研究问题

對當前生産上的主栽葡萄品種進行裂果性狀調查，篩選抗裂品種和易裂品種，比較抗裂品種和易裂品種果實的生理生化特性及細胞形態學特征，明確水孔通道卵白活性與裂果的關系，驗證水孔通道卵白合成關鍵基因在果實開裂中的功效。

3. 研究结果

（1）易裂品種的果肉細胞面積顯著大于抗裂品種，果皮和果肉細胞膨大不協調是造成葡萄果實開裂的基础原因。

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

（2）抑制水孔通道卵白PIPs活性可以減少葡萄果實水分的吸收，降低裂果率，而增強水孔通道卵白PIPs活性可以增加葡萄果實水分的吸收，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）在番茄中過表達水孔卵白合成關鍵基因VvPIP1;1會促進果實水分的吸收，使果肉細胞面積增大，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. 意义和创新性

本研究通過對當前生産上的主栽葡萄品種進行連續2年的裂果性狀調查，篩選出抗裂品種和易裂品種，確定了裂果發生的時期，解析了水孔通道卵白活性對葡萄果實開裂的影響，驗證了水孔卵白合成關鍵基因VvPIP1;1在果實開裂中的功效。本研究結果對于揭示葡萄裂果機制和推動葡萄抗裂果育種具有重要的意義。

作者及其團隊介紹：青年博士教師余俊爲該論文的第一作者，湘中果樹種質資源利用與創新團隊負責人朱明濤爲該文的通信作者，中國農業科學院鄭州果樹所黃振宇團隊參與了本研究。湘中果樹種質資源利用與創新團隊主要從事湖南省果樹種質資源的利用與開發方面的研究，目前主持或參與國家級項目3項，省部級項目20余項，發表SCI論文30余篇，授權專利6項。

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

                             （文：淩荟、劉東麗）

（一審：朱明濤 二審：周麗華 三審：蔣毅）