《Horticultural Plant Journal》：Transcriptional and post-translational networks mediated by MYC2 in governing fruit and vegetable physiology
髓细胞瘤蛋白2（Myelocytomatosis 2, MYC2）作为调控果蔬（Fruits and Vegetables, F&Vs）生长发育与胁迫响应的核心转录因子，在帮助果蔬适应逆境条件方面发挥关键作用。MYC2蛋白活性变化及其降解调控对维持果蔬品质至关重要。MYC2表达依赖于表观遗传修饰与非编码RNA（ncRNA）调控，而其蛋白活性则与翻译后修饰及蛋白-蛋白互作密切相关。此外，激素信号通路对MYC2响应胁迫信号及介导基因表达具有关键意义。研究人员在本综述中分析了MYC2的结构特征及其在果蔬生长发育和胁迫响应过程中品质形成与劣变中的作用；随后讨论了MYC2基因的转录调控，重点关注其对胁迫和植物激素的响应、相互调控关系，并阐述其在ncRNA调控机制中的参与；最后总结了MYC2介导调控机制中翻译后修饰与未修饰蛋白互作的最新进展，综述了MYC2在果蔬表观遗传学研究现状并提出展望。本综述旨在为解析MYC2在果蔬中的生理调控网络提供新见解。
2 MYC2在果蔬中的结构与功能特征
2.1 MYC2的结构特征
MYC2属于碱性螺旋-环-螺旋（basic helix–loop–helix, bHLH）家族转录因子，具有典型的bHLH结构域。其N端区域包含茉莉酸-ZIM结构域（jasmonate-ZIM-domain, JAZ）互作结构域和转录激活结构域，并可与Mediator亚基25（Mediator subunit 25, MED25）等共激活因子形成转录复合体。对13种常见果蔬MYC2氨基酸序列的比较分析表明上述结构域高度保守。bHLH结构域的N端碱性区域识别并结合E-box（5′-CANNTG-3′），而C端的HLH和碱性亮氨酸拉链（basic region leucine zipper, bZIP）结构域介导蛋白二聚化（同源/异源二聚体形成），调控其DNA结合亲和力。在E-box变体中，MYC2对G-box（5′-CACGTG-3′）亲和力最强，其次为P-box（CACATG）。多种低亲和力非典型E-box变体已在不同物种中被鉴定，其与P-box相比结合能力更弱。番茄/桃启动子中的非E-box基序（ACCGACA和GKGRKGGWKGKGGKG）与病害防御响应相关。
2.2 MYC2在果蔬发育与胁迫响应中的功能多样性
2.2.1 网络重连构成MYC2功能分化的基础
MYC2作为JA信号通路中的关键转录因子，其调控果蔬发育、成熟及胁迫响应的作用已被广泛报道。尽管MYC2的结构域在不同果蔬中高度保守，且对结合元件的偏好性一致，但大量证据表明其生物学功能并非简单保守，而是在高度保守的分子框架基础上表现出显著的物种特异性功能分化。这种现象提示MYC2的功能分化并非主要由蛋白结构本身决定，而更可能源于其调控网络的重连，包括靶基因库、互作伴侣以及染色质和信号环境的差异。
在发育与衰老调控层面，MYC2的功能表现出显著的物种和信号通路依赖性。例如，MdMYC2通过激活衰老相关基因（non-yellowing 1和non-yellowing coloring 1）的表达，正调控苹果JA介导的叶片衰老；SlMYC2同样促进JA和黑暗诱导的番茄叶片衰老。然而，与其促衰老作用相反，SlMYC2在雷帕霉素靶蛋白（Target of Rapamycin, TOR）信号背景下表现出独特的生长-品质权衡：其过表达抑制幼苗生长和光合作用，但提高糖酸比以及番茄红素、类胡萝卜素、可溶性糖、总酚和黄酮含量，从而改善果实品质。此外，SlMYC2过表达损害蓝光介导的根和分枝生长抑制，并与蓝光诱导的花青素和叶绿素积累呈负相关。这些矛盾现象表明MYC2是情境依赖性的转录调控因子，通过与TOR和光信号等通路相互作用，在不同生理阶段优先分配代谢资源。
在次生代谢调控中，MYC2在不同物种间表现出保守性与差异性并存的特点。一方面，作为JA信号下游枢纽，其通过高度保守的核心机制参与挥发性化合物、酚类和色素的合成；另一方面，不同物种中MYC2的靶基因库、互作伴侣和染色质修饰背景存在显著差异。例如，MdMYC2上调MdLOX5a转录以促进醛类、醇类和酯类合成，增强苹果香气和果实品质；BnMYC2负调控脂肪酸延长酶1基因的转录活性以调节芥酸合成；MiMYC2通过上调stay-green rice、red chlorophyll catabolite reductase、phytoene synthase和β-carotene hydroxylase基因加速叶绿素降解和类胡萝卜素生物合成，促进着色；CsMYC2作为苯丙烷生物合成的枢纽调节因子延长黄瓜货架期。MYC2还与苹果、猕猴桃和番茄中的花青素、脂肪醇和成熟相关代谢物积累有关。这形成了MYC2功能的调控模型：MYC2作为中心枢纽，不同物种通过不同的互作因子和代谢途径实现表型多样性。
在生物和非生物胁迫响应中，MYC2表现出对不同环境和信号环境的依赖性，这决定了其在防御-品质-生长权衡中的作用。例如，SlMYC2负调控对番茄黄化曲叶病的抗性，而矮壮素可能通过抑制SlMYC2表达促进JA积累和调控乙烯（Ethylene, ET）含量，最终增强抗病性；在对抗灰葡萄孢菌时，SlMYC2通过激活JA介导的防御反应并促进ET响应因子（ERF）A2/B12/C3/F4/G2/PTI6基因的表达增强番茄果实抗性。在桃果实中，内源性JA的积累和信号传导诱导PpMYC2通过促进木质素生物合成和抑制细胞壁降解增强对褐腐病菌的抗性，这表明MYC2介导的防御信号串扰可能依赖于物种和病原菌类型。在非生物胁迫条件下，MYC2通过增强抗坏?血酸-谷胱甘肽循环、抗氧化物积累和胁迫响应因子表达，或促进气孔关闭和维持渗透平衡，增强果蔬对极端温度、淹水和干旱的耐受性。这些研究表明MYC2通常作为胁迫耐受性的正调控因子，但最终表型取决于胁迫类型、时机以及不同信号的相对强度。
基于现有文献证据，可提出以下MYC2功能分化的跨物种模型：MYC2作为JA信号进化上高度保守的转录枢纽，在不同物种间保留了基本一致的核心分子功能；然而，通过顺式调控元件重连、差异互作蛋白网络以及信号优先级的重新分配，不同物种赋予MYC2不同的生理输出。这种调控可塑性使MYC2能够在不同情境下协调生长、防御和品质形成之间的权衡，但其信号优先级和整合机制有待系统阐明。
2.2.2 情境依赖性与矛盾性观察
MYC2在不同果蔬中观察到的看似矛盾的生理效应，可能反映了以MYC2为中心的调控模块在不同环境条件下的表达。这种矛盾可能源于多种复杂因素：（1）JA信号通路通常与防御反应的激活相关，而这往往以生长受损为代价。机制上，TOR作为整合营养和能量信号促进生长的中心枢纽，可能通过代谢优先化机制部分拮抗JA信号。（2）MYC2在促进衰老与抑制蓝光介导生长方面的对比作用，可能反映了其整合到光与JA信号串扰网络中。在衰老条件下JA信号占主导，而在蓝光条件下光受体信号部分抑制MYC2表达。（3）MYC2在病原菌抗性中的正负作用可能与JA和水杨酸（Salicylic Acid, SA）之间的拮抗有关。MYC2主要促进对坏死性病原菌的抗性，但抑制SA依赖的对活体营养型病原菌的免疫。病原菌的生活方式可能决定MYC2活性是有益还是有害。
3 果蔬中MYC2的表达及其与植物激素的相互作用
3.1 MYC2是JA信号通路中的核心调控因子
MYC2是JA信号通路中必需的转录因子。外源茉莉酸甲酯（Methyl Jasmonate, MeJA）加速JA积累及其向JA-异亮氨酸（JA-Ile）的转化，JA-Ile结合冠状素不敏感蛋白1（Coronatine Insensitive 1, COI1），促进Skp1/Cullin/F-box
COI1（SCF
COI1）复合体与JAZ的组装，从而释放MYC2及其同源蛋白启动下游响应基因的转录重编程。此外，JA调控的MYC2-TARGETED BHLH（MTB）1阻止MYC2-MED25复合体的形成，竞争性抑制MYC2与其靶基因启动子的结合。JA信号的持续和瞬时响应均通过MYC2依赖的直接和间接调控机制协调。
3.2 MYC2参与ABA核心调控通路
MYC2亦可被外源脱落酸（Abscisic Acid, ABA）诱导，并参与ABA生物合成和信号传导。有研究提出ABA诱导的MYC2激活需要COI1介导的泛素化和降解。值得注意的是，ABA响应元件（GGACACGTGG）中嵌入的核心G-box基序（CACGTG）为JA和ABA信号通过共同转录靶点发生串扰提供了分子证据。在ABA下游信号中，MYC2通过调控ABA信号通路关键组分的转录维持信号稳态。例如，在番茄中，MYC2直接抑制ABA信号负调控因子磷酸酶2C（PP2C）1的转录，从而促进ABA合成和信号传导，帮助气孔关闭以应对干旱胁迫。然而，在某些果蔬中，MYC2在核心ABA蛋白激酶下游发挥信号转导功能。在草莓成熟过程中，ABA水平升高增强PP2C活性，进而降低蔗糖非发酵1相关蛋白激酶2.6（SnRK2.6）的表达，缓解其对MYC2（bHLH3）的磷酸化介导抑制，促进果实着色。
3.3马斯克：MYC2作为连接ET和JA信号的枢纽
MYC2作为ET和JA信号的中心枢纽，其表达受乙烯利和1-MCP调控。除信号整合外，MYC2通过结合MdACS1和MdACO1启动子直接促进ET生物合成，增强苹果果实中ET的产生和积累。然而，MdERF4通过与MdMYC2的直接互作抑制MdACS1和MdACO1的转录激活。在ET信号调控中，MYC2主要通过两种机制调控ET不敏感3/ET不敏感样蛋白1（EIN3/EIL1）：激活EIN3结合F-box蛋白（EBF）1促进EIN3/EIL1降解，以及通过直接蛋白-蛋白互作相互抑制转录活性。此外，MYC2与MaEBF2（香蕉）、MdERF3/2（苹果）和VvERF1B（葡萄）形成互惠调控网络，共同调节ET生物合成、成熟过程和非生物胁迫抗性。MYC2还作为ERF的下游组分介导ET信号响应，如苹果中MdMYC2被MdERF1B靶向参与ET介导的花青素生物合成。
3.4 MYC2参与SA介导的免疫调控
MYC2广泛参与果蔬SA信号调控，作为整合SA和JA通路拮抗串扰的关键枢纽。MYC2不仅响应外源SA处理，还感知外部胁迫触发的内源SA水平波动，参与SA介导的防御过程。通常，SA通过非表达子发病相关基因（NPR）1物理干扰MYC2-MED25复合体组装，持续拮抗MYC2活性从而抑制JA通路。然而，由于与NPR1相比对SA的响应性和结合亲和力不同，NPR3/4蛋白以SA浓度依赖方式调节与靶蛋白的互作。在植物效应子触发免疫过程中，免疫反应诱导SA短暂上调，导致NPR3/4作为衔接蛋白促进JAZ降解的"瞬时激活"，引起MYC2依赖的防御反应短暂增强，这对建立完全过敏性反应至关重要。这些发现表明涉及MYC2的SA信号精细调控是复杂的生理过程，MYC2在不同胁迫条件和响应通路中对SA信号发挥相反效应。
4 果蔬中MYC2在表观遗传和翻译后水平的调控机制
4.1 MYC2在果蔬生理表观遗传和ncRNA依赖调控中的潜在机制
MYC2的表观遗传功能涉及转录复合体组装和染色质修饰的调控。其中，MYC2通过招募组蛋白乙酰转移酶（Histone Acetyltransferases, HACs）到靶基因启动子促进其表达。据报道，番茄中SlMYC2调控甾体糖苷生物碱代谢基因启动子上的H3K9ac和H3K27ac标记，激活其表达并促进JA介导的甾体糖苷生物碱解毒。此外，MYC2可通过直接招募组蛋白去乙酰化酶（Histone Deacetylases, HDACs）或通过互作伴侣介导的被动招募抑制靶基因表达。例如，SlMYC2与组蛋白去甲基化酶Jumonji C结构域包含蛋白C3互作并将其招募到热休克蛋白启动子，去除组蛋白H3K9me1/3和H3K27me3甲基化标记，促进其转录并增强番茄耐热性。在茶树中，CsMYC2物理招募HDAC2到(E)-橙花叔醇合酶基因启动子，介导其转录抑制。
近年研究已确立ncRNA作为新型表观遗传调控层级，在胁迫响应转录重编程中发挥关键作用。三类主要ncRNA参与果蔬中MYC2的调控：（1）microRNAs（miRNAs）可能通过RNA修饰或抑制靶标转录本翻译调控MYC2表达。例如，柑橘中miR171b过表达增强对黄龙病（HLB）的抗性，但转录组数据显示CsMYC2表达受抑制，这与MYC2作为HLB耐受性正调控因子的角色形成对比，提示miR171b可能通过间接途径激活MYC2下游因子的防御响应。梨果实中，MYC2被预测为miR396的靶标，在锈皮形成过程中贡献于miR396介导的蜡和木栓质生物合成。（2）长链非编码RNAs（lncRNAs）作为miRNA的前体或靶标，通过染色质重塑和RNA聚合酶介导的转录调控影响MYC2表达。例如，甜樱桃果实中lncRNA MSTRG.21139.1通过靶向MYC2上调其表达，参与果实成熟、花青素积累和转录调控。番茄中，lncRNA4504沉默显著降低SlMYC2表达，而lncRNA47980过表达增强SlMYC2水平，提高果实对致病疫霉和灰葡萄孢菌的抗性。（3）环状RNAs（circRNAs）作为lncRNA的亚型，通过充当miRNA"分子海绵"竞争性结合miRNA间接调控MYC2转录活性。例如，番茄盐胁迫响应的全基因组鉴定发现了sly_circ_4277-novel_mir_051-MYC2（mRNA）RNA对，表明sly_circ_4277参与novel_mir_051-MYC2（mRNA）响应盐胁迫的调控。
4.2 果蔬中MYC2-翻译后修饰（PTMs）的调控机制
4.2.1 MYC2在磷酸化介导调控中的作用与可能机制
MYC2的磷酸化可调控蛋白活性、构象和亚细胞定位，及其与其他分子的互作，从而精细控制生理响应。在果蔬中，磷酸化参与细胞周期、发育、代谢和胁迫耐受等多种关键过程。
鉴于MYC2是植物激素信号网络中的中心枢纽，其活性和稳定性受磷酸化调控。番茄中，受体样胞质激酶TPK1b相关激酶1通过特异性磷酸化阻止SlMYC2降解，激活SlMYC2介导的免疫响应。磷酸化蛋白组学研究进一步揭示MYC2在果实成熟和胁迫过程中发生多位点磷酸化，其中Ser472和Ser475在成熟过程中被修饰，而Ser147/150/328/380/387/395/411/472/475在冷胁迫条件下表现出变化，提示其磷酸化对果实成熟和耐寒性调控是必需的。
值得注意的是，MYC2在不同位点的磷酸化及其生理后果表现出显著的种间差异。在拟南芥中，MPK6介导的MYC2 Thr328磷酸化有助于免疫响应，而Ser123磷酸化与幼苗发育相关。然而，柑橘果实中，CsMPK6修饰CsMYC2的八个磷酸化位点（Thr236/325/334和Ser326/335/339/485/486），促进MYC2降解并抑制MYC2介导的β-柠乌素生物合成，从而抑制果实着色。此外，拟南芥中MYC2 Thr128/413和Ser408/417/420/425的磷酸化调控其对JA的响应，但果蔬中参与JA信号调控的关键磷酸化位点尚未鉴定。
除作为磷酸化底物外，MYC2还可调控激酶和磷酸酶表达，在信号网络中建立反馈环。例如，上述激酶基因SlTOR和磷酸酶基因SlPP2C1分别被SlMYC2转录激活和抑制，在番茄生长和胁迫响应中发挥作用。
4.2.2 MYC2在泛素化介导调控中的作用与可能机制
MYC2的泛素化是由泛素激活酶E1、泛素结合酶E2、泛素连接酶E3和去泛素化酶（Deubiquitinating Enzymes, DUBs）介导的可逆共价修饰。在植物中，MYC2活性和稳定性通过泛素化调控，这是调节其转录活性的关键分子机制。
果蔬中MYC2的泛素化调控表现出显著的物种特异性。香蕉果实中，RING型E3连接酶MaRING1直接与MaMYC2a互作，可能通过介导MYC2泛素化调节冷胁迫响应。苹果中，BTB/TAZ结构域蛋白2促进MdMYC2泛素化和降解，负调控MYC2介导的叶片衰老。柑橘中，CsPUB21通过泛素化依赖的CsMYC2降解抑制MYC2介导的对HLB的防御响应；值得注意的是，CsMYC2可反过来激活CsPUB21转录，形成自调控负反馈环维持防御响应平衡。这种自调控反馈环可在空间和时间上控制JA信号，实现"激活"和"终止"，可能有利于对瞬时威胁的快速响应，同时降低持续高强度防御带来的生长代价。
相反，去泛素化过程在调控MYC2稳态中也发挥关键作用。DUBs通过从蛋白底物去除泛素分子维持MYC2和其他关键转录因子的稳定性，防止其过度降解。拟南芥中，泛素蛋白酶（Ubiquitin Proteases, UBP）12和UBP13拮抗植物U-box（PUB）10介导的MYC2降解，促进JA信号通路中MYC2积累，增强JA依赖的免疫响应。
值得注意的是，MYC2既是泛素化靶标，又作为上游调控因子调节该系统的关键组分。番茄中，SlPUB22蛋白通过泛素化和降解SlJAZ4促进JA介导的病原菌防御，而SlMYC2反过来激活SlPUB22转录，形成正反馈调控环增强抗病性。
4.2.3 MYC2在其他PTM介导调控中的作用与可能机制
MYC2的PTMs还包括类泛素化（SUMOylation）和氧化还原修饰。SUMO化与泛素化类似，涉及SUMO激活酶E1、SUMO结合酶E2和SUMO连接酶E3三类酶的作用，将SUMO连接到底物蛋白。但与泛素化不同，SUMO化不导致底物蛋白降解，而是改变其互作、定位和功能活性。MYC2的亚砜化是由活性氧（ROS）诱导的氧化还原修饰，显著抑制MYC2活性并影响MYC2介导的调控通路。例如，番茄果实中SlMYC2甲硫氨酸-542的亚砜化破坏其对关键自噬基因（SlATG13a、SlATG13b、SlATG18a和SlATG18h）的DNA结合能力以进行转录激活，而甲硫氨酸亚砜还原酶B5可通过去亚砜化恢复SlMYC2活性，增强番茄果实的病原菌抗性，提示甲硫氨酸（Met）等氨基酸残基可能作为氧化还原 sensor，是未来氧化还原蛋白组学的关键研究重点。此外，这些PTMs功能协同，MYC2功能可能依赖多种PTMs的协调作用。例如，JA信号通路中MYC2的SUMO化抑制PUB10介导的泛素化降解，从而增强MYC2功能。
4.3 MYC2-蛋白互作在果蔬中的作用与可能机制
除与PTM相关蛋白的互作外，MYC2还与抑制因子、增强因子和转录因子互作以调控果蔬生理响应。MYC2功能依赖其保守的HLH结构域，该结构域介导同源二聚体、四聚体或异源多聚体复合体的形成，显著增强其DNA结合能力和转录激活效率。研究表明，当MYC2以四聚体形式结合G-box顺式元件时，表现出增加的亲和力和复合体稳定性，使其结构完整性对转录活性至关重要。
在果实发育和品质形成中，除JA通路的JAZ、MED25和MTB等抑制因子和调控因子外，MYC2还与多种转录因子互作介导特定生理效应。番茄中，侧生器官边界域（Lateral Organ Boundaries Domain, LBD）40与SlMYC2的互作增强SlMYC2稳定性和丰度，促进果实膨大。然而，在对抗病原菌的防御响应中，SlMYC2激活的下游基因SlLBD40和SlLBD42则起抑制SlMYC2介导防御响应的作用，防止番茄免疫过度激活。梨休眠期间，PpyMYC2与油菜素内酯响应转录因子BRASSINAZOLE RESISTANT 2互作，增强MYC2介导的赤霉素（Gibberellin, GA）20-氧化酶基因（PpyGA20OX1L1和PpyGA20OX2L2）的转录激活，促进GA
3积累和芽休眠解除，提高萌发率。
MYC2还通过与其他转录因子协作调控果实次生代谢。苹果中，MdMYC2和MdMYB85的互作放大其靶基因表达，促进果实酯类香气形成。香蕉果实中，MaMYC2与MaICE1互作控制下游冷响应基因表达，提高果实耐寒性。这些蛋白互作引起的MYC2转录活性变化可能源于MYC2构象改变影响其DNA结合结构域对靶基因启动子的可及性。
综上所述，通过与多种调控因子的相互作用，MYC2构建了复杂的转录调控网络，实现对果实发育、代谢和胁迫响应的调控。不同互作模块的时空特异性组合使MYC2能够协调或拮抗不同信号通路，形成可塑性调控系统。这种以MYC2为核心的多层调控模型在不同果蔬物种间既表现保守性又存在功能分化，为植物平衡环境适应和品质形成提供了分子基础。
