近日，上海辰山植物園（中科院上海辰山植物科學(xué)研究中心）能源植物生物技術(shù)研究組張鵬研究員帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)在Plant Physiology期刊在線發(fā)表題為Enhanced ROS scavenging by over-production of superoxide dismutase and catalase delays post-harvest physiological deterioration of cassava storage roots的研究論文，解析了木薯儲藏根采后生理性變質(zhì)發(fā)生的調(diào)控機(jī)制，并提出了遺傳改良的新策略。

    木薯（Manihot esculenta Crantz）是重要的熱帶薯類作物，儲藏根富含淀粉。收獲后的儲藏根不耐儲存，2-3天出現(xiàn)褐化變質(zhì)，這種木薯特有的現(xiàn)象稱之為“采后生理性變質(zhì)（post-harvest physiological deterioration, PPD）”，是木薯產(chǎn)業(yè)化面臨的重要瓶頸，嚴(yán)重影響種植農(nóng)戶及加工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。PPD是由氧化導(dǎo)致的儲藏根細(xì)胞生理、生化衰變過程，其發(fā)生與超氧自由基（reactive oxygen species，ROS）有著密切的關(guān)系。然而，至今對其分子調(diào)控機(jī)制沒有深入的研究，也缺乏在基因和細(xì)胞水平上有效的控制方法。

    張鵬課題組研究人員主要針對ROS轉(zhuǎn)換與清除密切關(guān)聯(lián)的兩個(gè)酶——超氧化物歧化酶（MeCu/ZnSOD）和過氧化氫酶（MeCAT1）在木薯中進(jìn)行協(xié)同表達(dá)，在細(xì)胞水平上發(fā)現(xiàn)H2O2處理的轉(zhuǎn)基因原生質(zhì)體表現(xiàn)更高的細(xì)胞存活率和線粒體活性。利用甲基紫精、H2O2對植株進(jìn)行脅迫處理，結(jié)果顯示轉(zhuǎn)基因植株體內(nèi)清除ROS能力比對照有顯著提高；尤其在PPD發(fā)生過程中，儲藏根ROS清除酶的表達(dá)和活性比對照顯著提高，細(xì)胞中線粒體的氧化程度和H2O2累積量也明顯下降；儲藏根PPD發(fā)生可延緩10天以上。兩年的田間中試試驗(yàn)表明轉(zhuǎn)基因植株的表型正常，產(chǎn)量穩(wěn)定。

    該研究解析了木薯PPD發(fā)生與ROS清除機(jī)制之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了利用基因工程調(diào)控木薯儲藏根ROS穩(wěn)態(tài)來延緩PPD的發(fā)生，延長了儲藏根的貨架期，對木薯產(chǎn)業(yè)化具有重要意義。

    此項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金、科技部973、農(nóng)業(yè)部現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、比爾及梅琳達(dá)蓋茨基金會、上海市綠化和市容管理局等的項(xiàng)目支持。