近日，郑州大学农学院张彦杰课题组与德国马克斯·普朗克分子植物生理研究所Alisdair R. Fernie教授团队合作在国际园艺学TOP期刊《Horticulture Research》发表了题为“Beyond a simple oxidation reaction: The complex molecular network regulating fruit and vegetable browning”的长篇综述。该论文系统整合了果蔬褐变调控机制的前沿进展，提出了多层级、跨物种的调控网络模型，为采后保鲜技术研发和蔬果的抗褐变育种提供了新的理论框架。
长期以来，果蔬褐变通常被视为多酚氧化酶（PPO）催化酚类物质氧化的简单化学反应。然而，该文指出，褐变实际是由转录因子、miRNA、表观遗传修饰与植物激素信号共同编织的复杂调控网络所驱动的代谢物组分重构。文章首次系统归纳了多个关键层面的进展：关键酶家族的多样性不仅包括PPO（儿茶酚氧化酶、酪氨酸酶），还深入分析了漆酶、过氧化物酶以及类黄酮合成途径中的苯丙氨酸解氨酶等多条通路的协同作用；多层级调控从转录因子（如MYB、WRKY、bZIP）的激活，到miRNA（如miR828、miR858）的转录后沉默，再到DNA甲基化等表观遗传修饰；激素信号则呈现“交响”效应——生长素、乙烯、细胞分裂素、脱落酸、茉莉酸等在不同物种中发挥促进或抑制褐变的双重作用，其角色取决于品种、成熟度和环境条件；通过比较苹果、茄子、荔枝、桃、香蕉等园艺作物，还揭示了共性的调控枢纽（如PPO、LAC）与物种特有的底物偏好及调控因子，为果蔬采后品质控制和分子育种提供了精准靶点。
该文不仅总结了过去十年的重要发现，重新指明了褐变研究的前沿方向，还提出了未来亟待突破的领域：从“单因素”迈向“网络整合”，即利用系统生物学方法整合转录组、代谢组、表观组数据以构建因果调控模型；引入进化视角，呼吁比较不同植物类群的褐变调控机制以揭示其适应性进化规律；精准育种与采后干预，基于CRISPR/Cas9的PPO基因编辑、激素优化处理、天然抑菌剂开发等策略已在多种作物中展现出应用前景。
Alisdair R. Fernie教授是国际植物代谢组学领域的知名专家（H-index为153）。本次合作体现了郑州大学在园艺作物代谢调控领域与国际顶尖团队的合作深化，为课题组开展“代谢产物多样性形成与进化”的国际合作提供了重要基础。论文第一作者为郭嘉博士，通讯作者为Fernie教授和张彦杰副教授，该项目得到了国家自然科学基金青年项目、面上项目和河南省自然科学基金优秀青年基金等项目的资助。
