梨等跃变型果实的成熟衰老是受遗传程序严格调控的发育过程，其中乙烯是核心调控激素，其通过 SAM、ACS、ACO 依次催化合成，并经由 ETR、CTR1、EIN2、EIN3/EIL1 至 ERFs 的信号通路调控下游成熟相关基因表达，在梨中已鉴定出 PbrACS1b、PbrACO54、PbrERF24、PbrERF114 等参与乙烯合成与信号转导的关键基因；已有研究表明，内源 H₂O₂作为重要的第二信使，与乙烯在果实成熟过程中同步积累，共同参与调控成熟衰老进程，外源施加 H₂O₂可促进果实成熟，而抑制 H₂O₂生成则会延缓成熟，且 H₂O₂既能在转录水平调控成熟相关基因表达，也能通过翻译后修饰影响成熟相关蛋白功能；抗坏血酸 - 谷胱甘肽循环（AsA-GSH）是植物体内清除 H₂O₂的主要代谢途径，APX 是该循环中的关键限速酶，目前梨基因组中已鉴定出 31 个 AsA-GSH 循环相关基因，但具体哪一个 APX 成员负责响应乙烯信号并调控 H₂O₂的稳态仍不明确，同时其上游转录调控机制及是否存在翻译后修饰共同参与调控依然不够明确。
近日，南京农大园艺学院张绍铃院士团队领衔在国际植物领域顶刊Plant Biotecgnology Journal发表了题为：PbrIDD2-PbrAPX14 Module Functions in the Ethylene-Mediated Ripening and Senescence Process of Pear Fruit的研究论文。
本研究以库尔勒香梨为材料，揭示PbrIDD2‑PbrAPX14模块通过转录调控与H₂O₂介导的 Cys⁴⁸位点 S‑亚磺酰化翻译后修饰，协同调控乙烯‑H₂O₂信号通路，进而影响梨果实成熟衰老；PbrIDD2直接结合PbrAPX14启动子激活其表达以清除 H₂O₂，而乙烯抑制该转录激活并促进 PbrAPX14 失活，形成H₂O₂‑乙烯正反馈环加速果实成熟衰老。
分子机制核心发现
（1）PbrAPX14 功能验证
- 定位
- 酶学特性Km=461.30 μM，Vmax=352.52 s⁻¹。
- 功能过表达降低 H₂O₂、抑制乙烯与成熟；沉默则相反。
（2）PbrIDD2 转录调控
- 定位
- 结合元件直接结合PbrAPX14启动子TTTGTCG基序。
- 验证双荧光素酶（激活3.5 倍）、Y1H、ChIP‑qPCR（富集11 倍）、EMSA 均证实互作。
- 功能过表达上调 PbrAPX14、降低 H₂O₂、延缓成熟；沉默相反。
（3）翻译后修饰：S‑亚磺酰化
- 位点
- 调控H₂O₂与乙烯促进修饰，导致 APX 活性下降约60%。
- 效应
（4）反馈调控环
H₂O₂上调PbrACS1b、PbrACO54、PbrERF24、PbrERF114，促进乙烯合成，形成乙烯→抑制 PbrIDD2/PbrAPX14→H₂O₂升高→促进乙烯正反馈。
PbrIDD2-PbrAPX14模块在乙烯介导的梨果实成熟衰老过程中作用的模式示意图
关键问题与答案
问题 1：PbrIDD2 如何调控 PbrAPX14 的表达？
PbrIDD2 是核定位转录因子，可直接结合PbrAPX14启动子上的TTTGTCG顺式作用元件，激活其转录；乙烯会抑制 PbrIDD2 表达，间接降低 PbrAPX14 转录水平。
问题 2：PbrAPX14 的酶活受哪些机制调控？
受双重调控：①转录水平：由PbrIDD2正向激活；②翻译后水平：H₂O₂使其Cys⁴⁸位点发生S‑亚磺酰化，导致酶活降低约60%，该修饰受乙烯上调。
问题 3：乙烯与 H₂O₂在梨成熟中形成怎样的调控环路？
形成正反馈环路：乙烯抑制PbrIDD2‑PbrAPX14通路，导致H₂O₂累积；累积的 H₂O₂反过来促进PbrACS1b、PbrACO54等乙烯合成基因表达，加速乙烯生成与果实成熟衰老。
