果實表面蠟質合成及乙烯和APETALA2/乙烯響應因子調控作用的研究進展

李 丹，關軍鋒，韓亞楠

（1.邯鄲學院生命科學與工程學院，河北 邯鄲 056000；2.河北省農林科學院生物技術與食品科學研究所，河北 石家莊 050051；3.河北師范大學分析測試中心，河北 石家莊 050024）

蠟質存在于果實表面，具有防止果實開裂、抵抗病蟲害和病原菌對果實的侵害、決定果實色澤質地、延緩果實營養成分和水分流失等功效。蠟質組分烷烴和脂肪醛（碳鏈長度≥20）的積累可以延緩棗果實的開裂[1]。綠檸檬果實油斑病的發生與蠟質組分脂肪酸（C16、C18）和脂肪醛含量的下降有關[2]。研究表明果實蠟質、角質、木質素及果皮三萜類物質含量變化是造成‘碭山酥梨’和其突變體‘新秀梨’果皮顏色、質地、果點和外表皮結構差別以及‘Cox Orange Pippin’蘋果果皮棕褐色的原因[3-4]。據報道蘋果蠟質組分酯質和脂肪酸含量的升高會造成果皮油膩的發生，降低果實感官品質[5-6]。另外去除藍莓果面白色蠟質易引起果實軟化、腐爛及營養成分如花青苷等的損失[7]。因此研究果實蠟質合成及其調控對于提高果實品質和延長其貨架期具有重要意義。

目前對于園藝作物果實蠟質的研究多集中于采收和貯藏階段[7-9]，并著眼于蠟質合成代謝和轉錄調控兩方面。乙烯具有調控果實生長發育、成熟衰老以及品質形成的作用，但其對果實蠟質合成的調控還鮮有報道。本綜述將從果實蠟質的合成和調控機理，乙烯如何調節園藝作物蠟質合成及APETALA2/乙烯響應因子（APETALA2/ethylene-responsive factors，AP2/ERFs）如何調節模式植物、農作物和園藝作物果實蠟質合成這3個方面進行介紹。

1 果實蠟質的合成和調控

模式植物擬南芥蠟質組成及其合成途徑目前已被研究的較為清楚，但果實蠟質合成的途徑尚不明確。擬南芥蠟質由超長鏈脂肪酸（very-long-chain fatty acids，VLCFAs）和其衍生物，以及次生代謝產物萜類、甾醇類和黃酮類等組成，它們組裝成外層蠟質晶體、蠟質膜和無定形態鑲嵌于角質層的內層蠟質（圖1）[10-11]。蘋果、梨、藍莓、番茄、葡萄等果實表面的蠟質組成與擬南芥蠟質組分相似，分別由脂肪酸、烷烴、脂肪醛、脂肪醇、酮和酯質等構成[12-16]。據此推測相同的蠟質組成可能具有相似的合成途徑。因此篩選和鑒定參與果實蠟質合成的功能基因，對驗證上述猜測具有重要意義。近幾年研究不同果實蠟質合成規律時發現了一些蠟質合成基因：如梨PbLACS1、PbKCS6/KCS9/KCS20KCS2、PbFDH、PbABCG11、PbABCG12、PbLTPG1、PbLTP3和PbLTP4等；蘋果MdCER1、MdCER4、MdCER10、MdLACS2、MdKCS7/2、MdFDH、MdPAS2、MdWBC1和MdLTPG1等；以及番茄SlCER6[16-19]。這些果實蠟質合成基因的鑒定為驗證果實與擬南芥蠟質合成途徑的相似性提供了新的證據。

圖1 植物器官表面蠟質合成途徑[10]Fig. 1 Wax synthesis pathway on surface of plant organs[10]

1.1 果實蠟質的合成和轉運

蠟質合成底物脂肪酸C16:0和C18:0在LACS作用下合成C16-?；?輔酶A或C18-?；?輔酶A，它們進入內質網，在FAE催化下生成碳鏈長度介于C20～C36的VLCFAs（圖1）[10]。FAE包含4種酶：KCS、KCR、HCD、ECR，其中KCS是決定VLCFAs碳鏈長度的限速酶（圖1）[10,20-21]。VLCFAs經過脂肪醇和烷烴合成通路生成其衍生物：脂肪醛、烷烴、脂肪醇、酮和酯質等，其中CER1和CER3分別編碼脂肪醛和烷烴合成酶；而CER4/FAR、WSD1和MAH1則依次編碼脂肪醇、酯質和酮合成酶（圖1）[10,22]。

除上述脂肪族蠟質組分外，三萜類也是果實蠟質重要的次生代謝產物，它的合成包含甲羥戊酸（mevalonate，MVA）途徑和甲基赤蘚糖醇-4-磷酸（2-methyl-D-erythritol-4-phosphate，MEP）途徑[23]。其中MVA途徑包含3個階段：第1階段是前體異戊烯基焦磷酸（isopentenylallyl pyrophosphate，IPP）和二甲基烯丙基焦磷酸（dimethylallyl pyrophosphate，DMAPP）的合成；第2階段是2,3-環氧角鯊烯的合成；第3階段是將2,3-環氧角鯊烯環化成各種C30三萜骨架并完成結構修飾。參與第3階段反應的酶包括氧化鯊烯環化酶（oxidized squalene cyclase，OSC）和細胞色素P450單加氧酶（C28位氧化酶）、甲基轉移酶和脫氫酶等修飾酶[11]。

植物中發現約100種OSCs[11]。如圖2所示，蘋果MdOSC1和MdOSC3編碼的酶屬于多功能OSCs，均能催化底物合成α-香樹酯醇、β-香樹酯醇和羽扇豆醇。MdOSC4和MdOSC5參與合成β-香樹酯醇和羽扇豆醇，且MdOSC4編碼的酶也能催化底物合成日耳曼醇。植物中細胞色素P450單加氧酶成員CYP716A的主要功能是氧化三萜骨架上的C28位點，合成三萜酸，其中蒺藜苜蓿CYP716A12是第1個被發現的家族成員，其將β-香樹酯醇氧化為齊墩果酸。另外在果實中也篩選出一些CYP716A成員，如葡萄CYP716A15和CYP716A17均可將β-香樹酯醇氧化成齊墩果酸，而葡萄CYP716A15也能將α-香樹酯醇和羽扇豆醇氧化成熊果酸和白樺脂酸。番茄CYP716A44和CYP716A46可將α-香樹酯醇、β-香樹酯醇氧化成熊果酸和齊墩果酸[24]。蘋果MdCYP716A175將MdOSC1/3/4/5編碼酶催化合成的α-香樹酯醇、β-香樹酯醇、羽扇豆醇和日耳曼醇進行氧化修飾，合成熊果酸、齊墩果酸、白樺脂酸和摸繞酸[11]。

圖2 蘋果果實蠟質組分合成途徑[11]Fig. 2 Synthesis pathway of wax components in apple fruits[11]

通過內質網膜與細胞膜結合或者高爾基體形成囊泡2種運輸方式將VLCFAs及其衍生物以及三萜類等次生代謝產物分泌到細胞膜上，再由ABCG將其轉運到質外體，接著由脂轉運蛋白（lipid transporter protein，LTP）負責將其運輸到果實表面，完成蠟質結構的裝配[10-11]（圖1、2）。

1.2 果實蠟質功能及合成結構基因的研究

在蘋果、梨、柑橘、臍橙、桃和番茄等果實中可調控蠟質合成的蠟質合成酶和轉運蛋白編碼的基因被稱為蠟質合成結構基因。例如，蘋果MdLACS2基因不僅能提高蘋果抗旱能力，使果面光滑，改善蘋果品質，而且為蘋果分子育種或者砧木選擇提供了候選基因[25]。異源過表達MdCER1和MdCER2降低了轉基因擬南芥株系對脫落酸（abscisic acid，ABA）敏感性，葉片和莖表面蠟質積累增多，葉片保水和抗旱能力增強[26]。蘋果MdKCS1在轉錄因子MdMYB30的調控下表達，可以提高蘋果愈傷組織的蠟質含量和抵御斑點葡萄球菌侵染的能力[27]。研究低溫、3種活性因子以及乙烯利對幾種梨果實蠟質代謝的影響，通過同源序列比對和轉錄組測序分析鑒定出與蠟質合成、分泌和轉運相關的基因包括PbMAH1、PbKCS9/KCS20、PbCER60、PbDGAT1、PbFDH1和PbLTP4/LTPG1/CER5/WBC11等[19,28]。

進化分析篩選出的柑橘基因CsKCS2和CsKCS11在果實成熟期的果皮中表達量較高，在擬南芥中過表達CsKCS2和CsKCS11可增加葉片的蠟質積累[29]。轉錄組測序結合熒光定量鑒定出多個參與發育期‘紐荷爾’臍橙果實蠟質合成的關鍵基因（如CsACC1、CsCAC3、CsLACS1/LACS2/LACS4、CsKCS6/CER6/KCS10/KCS9/KCS11、CsCER1、CsCER2、CsCER3、CsCER10、CsCER4、CsFAR2和CsABCG11等）[30]。

在ABA誘導下，番茄SlCER6受轉錄因子SlMYB31的調控并表達，它們共同作用促進番茄果實蠟質的合成[16]。在‘October Sun’桃果實中也相繼篩選出3個蠟質合成酶基因（PpCER1、PpLACS1和PpLipase）[31]。從越橘蠟質缺失突變體GT和患油斑病的綠檸檬中依次鑒定出與果實蠟質組分脂肪酸和酮類合成相關的一系列基因FabZ、FAD2、SAD6、CER26-like、FAR2、CER3-like、LTP、MIXTA和BAS等[2,32]。另外研究發現黃瓜基因CER4和CER7調控果實蠟質合成，以應對干旱脅迫，使果實順利完成受精并防止器官融合[33]。

以上多數研究只對果實蠟質結構基因完成了初篩，基因功能驗證研究較少，且目前已知果實中相關基因的數量遠少于模式植物，有待進一步的鑒定和驗證。

1.3 果實等植物器官中蠟質合成的調控

果實等植物器官中蠟質的合成和積累受到環境因素（如溫度、光照、濕度和病原微生物等）和遺傳特征的共同影響[34-35]。首先熱處理和低溫分別改變了‘Golden Delicious’蘋果果實和鹽芥葉片的蠟質組分比例和晶體結構[36-37]。光照引起擬南芥AP2/ERF轉錄因子DEWAX與SPL9（SQUAMOSA promoter binding protein-like 9）結合，共同作用抑制葉片和莖組織中烷烴和脂肪醇合成酶基因CER1和CER4的表達[38]。蘋果果實蠟質的積累可以提高其對病原菌侵害的抵抗力[11]。ABA響應干旱脅迫，轉錄因子MYB96結合在KCS啟動子區啟動其表達，這促進了擬南芥葉片蠟質的積累[39]，另外ABA也能直接調控成熟櫻桃果實蠟質組分奇數碳烷烴和C18脂肪酸含量的增加[40]；但ABA缺乏會引起甜橙果實蠟質晶體和代謝的改變從而導致成熟期果皮滲透率的增加[41]。乙烯、茉莉酸甲酯、棕櫚酸和已二酸均對不同品種梨果實蠟質積累有不同程度的促進作用[28]。

對果實等植物器官蠟質積累的調控包括3種方式：轉錄調控、翻譯調控和翻譯后調控。轉錄調控主要的轉錄因子有AP2/ERF型、MYB型和HD-ZIP IV型[42]。柑橘基因CsMYB30的異源表達可以提高擬南芥葉片蠟質含量并改變蠟質組分比例和晶體結構，使植株對ABA和干旱的敏感性降低[43]。ABA通過調控MYB轉錄因子GL1的表達來增加發育期柑橘果實蠟質含量，并促進果實成熟[44]。蘋果的果銹病由果實蠟質合成代謝紊亂引起，這與果皮中MdSHN3轉錄本的降低有關[45]。除上述轉錄調控外，翻譯和翻譯后調控在蠟質合成調控研究中也曾有報道。E3連接酶DHS（DROUGHT HYPERSENSITIVE）泛素化降解HD-ZIP IV型轉錄因子ROC4的表達，從而削弱水稻葉片蠟質的積累[46]。應對高濕環境時，Kelch類F-box基因SAGL1（SMALL AND GLOSSY LEAVES1）加速烷烴合成酶編碼基因CER3的降解，從而減少擬南芥葉片組織蠟質組分烷烴的積累，增加葉片滲透性[47]。

2 乙烯調控園藝作物果實蠟質合成

乙烯調控果實生長發育并響應各種環境因子來調控果實品質形成和貨架期品質劣變，其中次生代謝物蠟質具有防止果實開裂、失水、營養物質損失、果皮油膩、抵御病原菌侵害和UV-C輻射等重要作用[48]。因此從果實品質形成、延緩品質劣變和開發果品貯藏保鮮新技術的角度考慮，探究乙烯與果實蠟質合成的調控關系就顯得尤為重要。

2.1 乙烯調控蘋果果實蠟質的合成

研究發現長期低溫貯藏時，乙烯加速蠟質晶體的融化和果實衰老，可能通過上調基因MdCER6、MdCER4和MdWSD1的表達加速蠟質組分VLCFAs及后續衍生物脂肪醇和烷烴的合成，進而改變蘋果品質[5,49]。與之相反的是，乙烯抑制劑1-甲基環丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）結合氣調處理延緩了‘新紅星’‘紅富士’‘Royal Gala’等蘋果蠟質中C16烷酸、C18:2烯酸、C28烷酸、C29脂肪醇、C18?；?丁醇酯、C18?；?己醇酯等物質的積累，降低奇數碳烴類物質（如C27烷烴、C29烷烴和C29烯烴）含量，同時延緩‘Royal Gala’蘋果蠟質晶體含量增多和體積增大的進程，使蠟質分布不均勻，加速果面微裂紋的形成，但提高了果實可滴定酸和可溶性糖的含量[49-51]。綜上說明乙烯促進果實蠟質組分、蠟質晶體含量和形態的改變，而1-MCP的作用相反，進而影響果實品質和衰老進程。另外，采后貯藏階段蘋果蠟質中脂肪酸（尤其是C16和C18）和酯類物質含量上升，乙烯處理蘋果后釋放的香氣物質為己醇和己醇酯（己醇與C18:1和C18:2酯化合成），推測乙烯調控果實成熟和衰老進程與果實蠟質改變及香氣物質的釋放可能具有協同作用[52]。

一些品種蘋果貯藏時易出現果皮油膩問題。與抗油膩品種‘Red Delicious’相比，‘Jonagold’和‘Cripps Pink’更容易發生果皮油膩，這與果實蠟質組分中C18:1烯酸與短鏈醇、法尼醇合成酯類物質的含量增加有關，酯類物質可溶解蠟質晶體[53]。易油膩品種‘Royal Gala’的研究結果表明，除蠟質組分改變外，3種烯酸（C18:1、C18:2和C18:3）與法尼醇合成的酯質以及C29脂肪醇的含量均升高[54-55]。推測以上蠟質變化可能與采后蘋果果實內源乙烯含量升高有關，內源乙烯釋放對一些品種蘋果蠟質組分尤其是脂肪酸含量的升高有明顯促進作用[56]。1-MCP對常溫貯藏蘋果蠟質合成代謝影響的研究結果表明，1-MCP可能通過降低脂肪酸和酯質合成酶基因KASII、KASIII、KASI、CAC1、CAC3、SAD6和FAD2等的表達來降低3種脂肪酸（C16:0、C18:1和C18:2）以及這些脂肪酸與C3～C5短鏈醇合成的酯類物質（共12種組分）含量，以減緩蠟質晶體的溶解速率，最終延緩果皮油膩進程[57]。1-MCP結合動態氣調處理也可以降低‘Maxi Gala’蘋果蠟質組分中脂肪酸和C29脂肪醇的含量[58]。這些研究表明不同蘋果品種發生的果皮油膩現象與果實蠟質改變有關，乙烯加速果實蠟質組分含量的改變及蠟質晶體溶解的速率，進而引發蘋果果皮油膩。

2.2 乙烯調控梨果實蠟質的合成

據報道乙烯利處理可以提高常溫貯藏梨果實（‘豐水梨’‘翠冠梨’‘玉露香梨’）的蠟質含量[28]。另外乙烯促進‘庫爾勒香梨’和‘蘋果梨’果實蠟質中萜類、烯烴等組分和總蠟質含量的增加，但減少了蠟質組分的種類，加速了果實軟化[59-62]，而乙烯抑制劑1-MCP能保持蠟質組分的多樣性并對蠟質含量無明顯影響，1-MCP延緩C29烷烴、C27烷烴（果實失水相關成分）含量的下降，以及棕櫚酸、反油酸、順-11-二十烯酸和C29脂肪醇等組分含量的上升，起到保鮮效果[59-62]。筆者課題組前期研究1-MCP對低溫貯藏‘紅香酥梨’果實蠟質影響發現，1-MCP可能通過抑制乙烯信號感知和傳遞，降低13個蠟質合成結構基因（LACS1、LACS2、KCS2、KCS9、KCS20、FDH、CER6、CER10、LTPG1、LTP3、LTP4、ABCG11和ABCG12）的表達，進而降低‘紅香酥梨’果實總蠟質含量，延緩蠟質晶體體積增大、融化和瓦解過程，起到抑制衰老的作用[18]。以上研究表明，盡管貯藏條件和果實品種不同會造成乙烯對果實蠟質影響的差別，但總體依然呈現乙烯抑制劑1-MCP通過抑制信號傳遞來延緩果實蠟質組分種類多樣性的降低以及蠟質結構的變化，進而保持果實優良品質。

2.3 乙烯調控其他果實蠟質的合成

研究發現乙烯處理會引起臍橙總蠟質含量的增加，合成新的蠟質組分，改變果實蠟質結構，組裝后的蠟質晶體附著于果實表面并隱藏裂紋和氣孔，減少果實失水、果皮凹陷和果皮無法著色等品質劣變問題，增強臍橙對假絲酵母菌侵染的抗病能力[63-64]。在適宜濃度條件下，乙烯促進柑橘果實蠟質苯乙醇和法尼醇的生成，卻阻礙三萜類化合物的積累；隨貯藏時間延長，蠟質中醇類、角鯊烯和木質纖維酸的含量減少，而谷甾醇、法尼醇和C22烷烴的含量增加，通過表皮蠟的變化使果實保持較高質量[65]。這些研究表明乙烯改變園藝作物果實的品質可能通過調控果實蠟質的合成來實現。

3 AP2/ERF調控模式植物、農作物和園藝作物果實蠟質的合成

3.1 AP2/ERF家族簡介

AP2/ERF家族具有60～70個保守氨基酸組成的DNA結合結構域，基于保守結構域的個數可將其分為AP2、ERF、RAV亞族，其中AP2亞族包含2個AP2/ERF保守域，ERF亞族僅包含1個AP2/ERF保守域，而RAV亞族包含1個AP2/ERF保守域和1個B3保守域[66]。AP2亞族調控植物器官生長發育，如花的發育以及籽粒大小等。ERF亞族主要由CBF/DREB和ERF兩種成員構成，其中ERF成員具有GCC-box（AGCCGCC）保守域，可與病程相關（pathogenesis-related，PR）基因的啟動子結合，調節植物抗病響應。DREB成員的保守序列CCGAC結合在順式作用元件上調控低溫和干旱等非生物響應，以及激素ABA和乙烯信號響應。RAV家族也被預測能夠響應乙烯信號及生物與非生物脅迫[66-67]。

3.2 植物中AP2/ERF的發現

通過全基因組測序以及表達序列標簽（expressed sequence tag，EST）篩選發現許多植物中存在AP2/ERF轉錄因子[67]。其中擬南芥包含122個ERF亞族、18個AP2亞族、 6個RAV亞族，大豆包含98個ERF亞族、26個 AP2亞族、2個RAV亞族，水稻包含131個ERF亞族、26個AP2亞族、7個RAV亞族。而園藝作物葡萄包含109個ERF亞族、18個AP2亞族、4個RAV亞族，黃瓜中發現103個ERF亞族、20個AP2亞族、4個RAV亞族，番茄包含85個ERF亞族、16個AP2亞族、3個RAV亞族，蘋果包含51個ERF亞族、5個AP2亞族、2個RAV亞族，梨包含155個AP2/ERF亞族、26個AP2亞族、9個RAV亞族[66-67]；以上研究結果表明植物AP2/ERF家族中ERF亞族的數量明顯高于AP2和RAV 2個亞族，目前大多數成員的功能還未解析。

3.3 植物中AP2/ERF的功能

以下從參與激素調控植物生長發育的過程、應對非生物脅迫、應對生物脅迫及對各種代謝物合成的調節4 方面闡述AP2/ERF因子的功能：1）AP2/ERF因子參與調控花器官生長發育及花器官衰老、小穗分生組織發育、根發生和發育、葉面積大小及種子發育、果實成熟和種子形成等過程；2）AP2/ERF因子響應植物非生物脅迫，如擬南芥基因CBF1/CBF2/CBF3/CBF4、DREB2A/DREB2C、RAP2.2和ERF71分別參與低溫、干旱、高鹽和缺氧等脅迫響應，水稻基因OsDREB1A、OsERF71、OsERF101和OsDREB響應干旱、高鹽和低溫脅迫；3）AP2/ERF提高植物抵抗病毒、細菌和病蟲害的能力。過表達大豆GmERF5/ERF113/ERF3和水稻OsRap2.6或者沉默表達水稻OsERF922均能激活病程基因PR和PAL等的表達，提高植物對大豆疫霉菌侵染和水稻稻瘟病的抗性；4）AP2/ERF參與青蒿素、萜類吲哚生物堿、丹參酮、酯質和蠟質的生物合成[66-67]。目前植物中篩選和鑒定功能的AP2/ERF因子主要參與植物發育和脅迫響應，而對于調控生物活性物質合成的基因的功能解析還比較少，尤其是鑒定出功能的調控園藝作物蠟質合成的AP2/ERF因子的數量仍十分有限。

3.4 AP2/ERF調控模式植物、農作物和園藝作物果實蠟質的合成

模式植物和一些農作物中已鑒定出許多調控蠟質合成的AP2/ERF因子，這為園藝作物果實中篩選具有類似功能的AP2/ERF因子提供了豐富的同源序列信息。擬南芥基因AtDEWAX和AtDEWAX2作為負調節因子參與調控黑暗和光照周期中莖葉組織總蠟質的積累，另外葉片中AtDEWAX的表達量高于莖組織，說明它介導的轉錄抑制可能參與植物表面蠟質積累的器官特異性調節，它們受黑暗誘導表達，結合于蠟質合成酶基因CER1、KCS12、LACS2/LACS1、ECR和FAR6的啟動子區來抑制上述基因的表達，從而減少黑暗環境下莖葉組織的蠟質沉積[68-69]。油莎草CeWRI4-like可能通過促進葉片表皮蠟的生物合成和沉積來提高擬南芥的耐旱性[70]。擬南芥AtWRI4直接結合于蠟質合成基因LACS1、PAS2、ECR和WSD1的啟動子區啟動它們的表達，然而AtWRI4缺失會引起莖表面蠟質組分C29烷烴含量和蠟質晶體數量的顯著下降[71]。另外AtWRI1調控種子表面蠟質組分的積累，而AtWRI3為花器官角質合成提供前體，以防止發育器官黏合造成不育現象[72-73]。苜蓿WXP1和WXP2能增加擬南芥葉片中正構烷烴等主要蠟質組分的積累并提高其抗旱性，但與WXP2相比，苜蓿WXP1還能提高擬南芥和苜蓿的抗凍性，增加葉片中C30脂肪醇等蠟質組分的含量[74-75]。作為改善植物應對熱激、干旱和高鹽等非生物脅迫耐受性的重要候選基因，過表達大麥HvSHN1可以上調煙草葉片中蠟質合成相關基因的表達[76]。擬南芥AtWIN1、水稻OsWR1、大豆GmSHN1和GmSHN9、甘藍BnWIN1的過表達使植株葉片中蠟質合成基因KCS1、CER2、CER1、LACS2、FAE-1、BCCP1和DGAT2轉錄本的表達升高，進而使C29烷烴和C31烷烴等主要蠟質組分含量明顯升高，最終增強植株的抗逆能力[77-80]。相反，沉默表達大麥HvWIN1基因使大麥小穗易受鐮刀菌侵染，這與花序中蠟質組分C18:2烯酸和C16:0烷酸含量的降低有關[81]。

目前已篩選出具有調控果實蠟質合成功能的此類轉錄因子。如研究蘋果果實中轉錄因子MdWRI4[82]和MdSHINE2[83]（與擬南芥AtSHINE2同源）調控環境應激反應的潛在途徑發現，它們的過表達使擬南芥莖葉表皮的滲透率和器官失水率顯著下降，幼苗對ABA的敏感性降低，植物對干旱和鹽分等脅迫的耐受性增強，這與植物莖葉器官蠟質含量和蠟質晶體數量的增加有關[82-83]。對番木瓜兩個品種抗旱能力的研究表明，耐旱強的果實品種中CpSHN1和CpSHN2的表達量更高，進而迅速上調脅迫耐受基因的表達，使果實表面積累更多蠟質，因此它們可作為培育優良耐旱品種的候選基因[84]。在模式作物番茄中過表達SlSHN1使莖葉組織中部分蠟質結構基因的轉錄本升高，這引起莖葉器官蠟質的沉積，使其呈現深綠色，另外植株保水和抗寒能力也明顯增強[85]。海棠果實McWRI1基因的功能研究表明，McWRI1能激活蠟質結構基因McKCS、McLACS和McWAX的啟動子區來調控上述基因的表達，并增加海棠果實中烷烴等蠟質組分的積累，延長果實貨架期和新鮮度[86]。在果實中調控蠟質合成的AP2/ERF因子主要響應低溫、干旱和ABA等的誘導，但對乙烯的響應研究卻很少，還有待進一步分析，這將為完善果實蠟質轉錄調控網絡提供參考。

4 結 語

不同種類果實蠟質組分種類和比例不同。盡管園藝作物番茄、蘋果、亞洲梨、殷桃、桃和甜椒果面蠟質主要由烷烴和三萜類物質構成，但除上述兩種組分外，一些梨品種果實蠟質組分富含初級醇和生育酚等組分[15,19]；李子和一些蘋果品種果實蠟質含有較高含量的次生醇[53,87]；番茄果實蠟質含有較高含量的多不飽和脂肪族組分（烯烴和烯醇）[88]；黃瓜、蔓越莓和柑橘果實蠟質富含脂肪醛組分[8,89-90]；藍莓果實蠟質含有豐富的β-雙酮[7,13]。隨著果實中未知蠟質組分分析的深入，果實蠟質合成途徑中相關酶和轉運蛋白的編碼基因將逐漸被解析，果實蠟質合成途徑網絡將進一步完善。果實蠟質合成途徑是多基因參與的復雜調控過程，蠟質結構基因的發現為篩選和鑒定蠟質合成調控的轉錄因子提供了豐富的靶基因。

果實蠟質的合成和積累受干旱、溫度、濕度和紫外線輻射等非生物脅迫的影響，也受體內ABA和乙烯等激素信號傳遞系統的調控，因此蠟質組分的組成和結構會發生改變，其中很多轉錄因子參與了這一調控過程，如AP2/ERF、MYB、WRKY、MIXTA和MIXTA-LIKE等，進而提高園藝作物耐受各種非生物脅迫的能力，提高果實產量及其外觀和內在品質。通過激素（如乙烯）、非生物脅迫因子及兩者的共同作用，篩選出關鍵的蠟質合成調控因子，定向用于園藝作物優良品種選育和果蔬貯運保鮮新技術的開發。

乙烯是果實中重要的植物激素，但其調控蠟質合成的信號系統中下游轉錄因子的潛在調控機制還不明確，因此需要借助現代分子生物學和工程技術手段如代謝組和轉錄組關聯分析、酵母單/雙雜交、CRISPR/Cas基因編輯、病毒誘導沉默表達、凝膠遷移實驗以及熒光素酶報告基因結合活體成像檢測技術等，深入解析此類轉錄因子的功能。