歷時六年 山東農大科研團隊破解蘋果軟化之謎 最新成果在Nature Plants發表

　　泰安日報社·中華泰山網訊（記者 楊麗寧 審核 陳茂榮）北京時間2025年4月17日，國際著名學術期刊《自然—植物》（Nature Plants）以“Enrichment of two important metabolites D-galacturonic acid and D-glucuronic acid inhibits MdHb1-mediated fruit softening in apple”為題在線發表了山東農業大學園藝科學與工程學院陳學森教授團隊胡大剛教授課題組的最新研究成果。該課題組破解了調控蘋果軟化的基因密碼，對構建蘋果果實品質調控的遺傳密碼圖，促進我國蘋果產業高質量發展，助力鄉村振興具有重要意義。

　　

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　　破解蘋果軟化的基因密碼

　　“蘋果還在倉庫里，錢先爛在了地里？”果農們的這句無奈調侃，道出了蘋果產業長期面臨的采摘后損耗嚴重難題。

　　數據顯示，蘋果是我國落葉果樹的第一大樹種，栽培面積占全世界的50.9%，占中國落葉果樹的43.4%，年產值2000余億元，是農民增收和鄉村振興的支柱產業，也是優質水果周年供應及健康中國的大宗果品。但我國每年因果實軟化導致的蘋果滯銷損失超過15億元，相當于倒掉3000萬箱紅富士。因此，深入探究調控蘋果果實硬度背后的分子機理，將為這場無聲的“戰役”點亮破局之光。

　　

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　　2009年，胡大剛開始真正結緣科研，并一直厚植于山東農業大學園藝科學與工程學院這片肥沃的土壤中。2014年，胡大剛博士畢業后留校任教，主要圍繞采前果實品質形成開展相關研究。“為了彌補沒有從事博士后工作的遺憾，2019年，我赴美國康奈爾大學訪學，同年招收了自己的第一個碩士研究生趙玉文，也是這篇文章的第一作者。2020年回國后，在導師的建議下，我的研究方向從對采前果實轉到了對采后果實品質形成、保持與調控途徑的研究。”胡大剛說，“歷時六年，這篇文章可以說是對我們團隊工作的肯定。”

　　胡大剛介紹，蘋果果實硬度是影響果實耐貯性、運輸性、貨架期和消費者偏好的重要品質性狀。團隊成員通過研究蘋果果實采后不同貯藏階段的變化，檢測到D-半乳糖醛酸（D-GalUA）和D-葡萄糖醛酸（D-GlcA）這兩種代謝產物發生了顯著變化，并且它們與一個關鍵的1類非共生血紅蛋白（MdHb1）相關。

　　此次研究成果首次發現了非共生血紅蛋白MdHb1催化原果膠向可溶性果膠轉化，揭開果實軟化的關鍵機制；首次鑒定了D-葡萄糖醛酸（D-GlcA）和D-半乳糖醛酸（D-GalUA）為蘋果軟化的標志代謝物；首次揭示了轉錄因子MdMYB2/MdNAC14/MdNTL9-MdHb1模塊在果實軟化中的負反饋調控作用。這一突破性的研究成果能為精準調控果實品質、延長水果保鮮期提供全新靶點。

　　

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　　文章評審專家認為，該研究通過多層次的創新，突破了果實軟化機制的固有認知，實現了從關鍵基因、代謝標志物到調控網絡的全鏈條解析，兼具科學價值與應用潛力。其成果不僅為蘋果采后保鮮技術研發提供了理論依據，也為其他園藝作物的品質改良研究開辟了新思路。

　　解碼蘋果品質遺傳網絡

　　“果樹作為多年生木本植物，在我國新舊動能轉換、農業結構調整、農民增收和優化生態等方面占有重要的地位，雖然經過長期發展已有很大成就，但與其相關的很多重要的農藝性狀的分子機理研究還相當落后，不僅阻礙了果樹的遺傳改良育種進程，還制約了優質豐產栽培技術的研發。”在長期的科研工作中，胡大剛逐漸意識到，要想幫助農民增收致富，就必須充分發揮科學研究的作用。

　　

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　　為了解決影響果實品質的系列問題，十余年來，胡大剛團隊以蘋果為研究對象，針對蘋果果實品質生物學與營養健康研究方向開展理論基礎和技術應用研究，進行基因遺傳改良和生物育種等工作。

　　通過深入研究，該團隊采用現代分子生物學、生理生化及組學相結合的方法，初步解析了葡萄糖信號調控蘋果色澤的分子機制，構建了山梨醇、硝酸鹽和乙烯調控蘋果果實酸度的調控網絡，挖掘了調控蘋果果實硬度的新的靶基因和關鍵代謝物。基于上述的蘋果果實品質理論研究成果，胡大剛團隊初步構建了蘋果果實品質調控的遺傳密碼圖。

　　創制生態循環有機果園關鍵技術

　　小時候，像蘋果、桃子等，那種濃郁的果香味兒如今仿佛變成了一種特殊的記憶。那么，果實的口感、香味不比從前的原因是什么呢？

　　除了探究果實品質調控的遺傳密碼，通過改良土壤、優化栽培技術，為果實創造良好的生長環境，也是提升果實品質的重要方面。2016年，胡大剛在煙臺蘋果園調研中發現，果園除草劑、化學農藥、肥料使用量大，土壤酸化嚴重、微生物群落單一，再加上果園修剪枝條、果袋隨意丟放等，造成果園生態環境破壞。

　　為此，胡大剛在全國首創了五位一體“果—蟲—菌—草—牧”生態循環。他通過構建復合系統，利用“蟲—菌”復合環境生物系統技術，把廢棄的秸稈生物轉化為動物蛋白飼料、蟲砂基生物菌肥、赤松茸等高品質產品。其中，動物蛋白飼料可以用于養殖業，為生態養殖提供蛋白新選擇；蟲砂基生物菌肥和赤松茸的種植廢料則可以用于種植業，為蘋果和桃的有機生產提供可溯源有機質，由此形成“消費即生產”的循環經濟綜合體。

　　“五位一體生態循環有機果園關鍵技術，實現了農業發展綠色低碳、果實品質提質增效、服務鄉村全面振興相互促進、協同發展的良好局面。”胡大剛說，“該技術已建立5萬畝示范田，全國推廣超百萬畝。”

　　

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　　“水果入盤，蔬菜入籃，藏糧于技。我們將努力讓每個果園都成為綠水青山的財富密碼！”說起下一步打算，胡大剛表示，他將帶領團隊繼續圍繞蘋果果實品質生物學與營養健康方向開展研究，自主培育“好看、好吃、好管、好賣、好運”的蘋果新品種，打造“營養果籃”，推動蘋果產業從“規模擴張”向“價值提升”轉型。同時，將聚焦西北干旱區面臨水資源短缺、土壤貧瘠化、生態系統脆弱的三重困境，將五位一體“果—蟲—菌—草—牧” 生態循環模式向西北干旱區推廣，以提高經濟效益和生態效益，打造西部綠洲。