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3月31日，記者從湖北省農(nóng)科院獲悉，該院果茶所聯(lián)合華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院鑒定出一個(gè)可同時(shí)調(diào)控柑橘蔗糖與檸檬酸代謝的關(guān)鍵基因模塊。有了它，未來通過基因編輯技術(shù)，可定向設(shè)計(jì)柑橘糖酸比，將柑橘新品種育種周期從10年縮短至6年內(nèi)，相關(guān)研究成果在《植物細(xì)胞》在線發(fā)表。

柑橘風(fēng)味品質(zhì)的核心成分是蔗糖和檸檬酸。在柑橘成熟過程中，蔗糖含量持續(xù)上升而檸檬酸逐漸降解，二者之間的動(dòng)態(tài)平衡直接決定了柑橘口感。

過去，學(xué)界多認(rèn)為柑橘的糖、酸性狀由不同的基因獨(dú)立調(diào)控，對(duì)糖酸協(xié)同調(diào)控的分子機(jī)制研究較少。

上述科研團(tuán)隊(duì)選取6個(gè)代表性柑橘品種，圍繞果實(shí)發(fā)育關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)，系統(tǒng)整合多組學(xué)數(shù)據(jù)，首次繪制出柑橘果實(shí)成熟期的轉(zhuǎn)錄和表觀協(xié)同調(diào)控圖譜。他們注意到，圖譜中有對(duì)合作默契的功能基因——CrHSFA6B與CrbZIP5b。

功能驗(yàn)證表明，激活CrbZIP5b基因能促進(jìn)蔗糖積累，激活CrHSFA6B基因能促進(jìn)檸檬酸降解。在影響果實(shí)成熟的關(guān)鍵激素ABA作用下，CrbZIP5b基因不但自己被激活，還能同時(shí)激活CrHSFA6B基因，讓增糖和降酸兩個(gè)過程同步進(jìn)行，最終實(shí)現(xiàn)柑橘成熟期風(fēng)味從酸向甜的轉(zhuǎn)變。

這一基因模塊的發(fā)現(xiàn)為柑橘風(fēng)味品質(zhì)的定向遺傳改良提供了全新的理論依據(jù)與核心靶點(diǎn)。

湖北省農(nóng)科院果茶所研究員吳黎明介紹，以前，為選育甜度高的柑橘品種，育種人員必須針對(duì)高糖、低酸兩個(gè)目標(biāo)性狀依次進(jìn)行改良，先從海量育種材料中篩選出糖度達(dá)標(biāo)的部分，再從中繼續(xù)篩選酸度達(dá)標(biāo)的部分。這種階梯式改良方式，導(dǎo)致一個(gè)柑橘品種選育周期往往長達(dá)十年甚至更久。

如今，研究人員找到了柑橘“身體”中一個(gè)“開關(guān)”，只需精準(zhǔn)調(diào)控一個(gè)基因，就能操控“降酸增甜”過程，精準(zhǔn)調(diào)節(jié)柑橘果實(shí)的糖酸比。當(dāng)CrbZIP5b基因被激活，柑橘能快速“降酸增甜”。當(dāng)它沉默時(shí)，柑橘隨之“降甜增酸”。這將大幅縮短柑橘新品種育種周期，也讓定制化培育不同甜度的柑橘品種成為可能。

研究還發(fā)現(xiàn)，該模塊在柑橘屬中具有高度的功能保守性，可廣泛應(yīng)用于椪柑、甜橙、柚、金柑等不同柑橘類群的品質(zhì)改良。

（受訪單位供圖）