近期，西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院果樹(shù)逆境生物學(xué)團(tuán)隊(duì)在PNAS上在線發(fā)表了題為“MdERDL6-mediated glucose efflux to the cytosol promotes sugar accumulation in the vacuole through upregulating TSTs in apple and tomato”的最新研究成果。園藝學(xué)院在讀博士研究生祝令成為論文第一作者，果樹(shù)逆境生物學(xué)團(tuán)隊(duì)李明軍和馬鋒旺教授及園藝學(xué)院長(zhǎng)江學(xué)者講座教授、澳大利亞紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)Yong-Ling Ruan為論文共同通訊作者。
該研究揭示了在蘋果果實(shí)中高度表達(dá)的葡萄糖外排蛋白MdERDL6，可引起液泡中Glc外排，增加胞質(zhì)中Glc的瞬時(shí)濃度，激發(fā)糖內(nèi)吸蛋白TST的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)了Glc、Fru和Suc在液泡中的積累的新機(jī)制。該研究解釋了為什么果實(shí)中的葡萄糖和果糖等己糖含量可達(dá)鮮重的10%，而葉片等器官含量不足1%的問(wèn)題。
糖是果實(shí)品質(zhì)的核心，不僅直接影響著果實(shí)的甜度等風(fēng)味品質(zhì)，也是果實(shí)其它品質(zhì)物質(zhì)的合成前體?？扇苄蕴窃诠麑?shí)液泡中的大量積累主要由糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白調(diào)控，研究液泡糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在果實(shí)糖積累中的功能，對(duì)通過(guò)生物技術(shù)手段育種和品質(zhì)改良具有非常重要的意義。課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，蘋果液泡膜糖外排蛋白ERDL6家族和內(nèi)吸蛋白TST家族的多個(gè)成員均在果實(shí)中高度表達(dá)，且與果糖和蔗糖在果實(shí)中的積累模式相一致。為探明ERDL6在果實(shí)糖積累中的作用及其與TST的關(guān)系，作者研究了在蘋果果實(shí)中高度表達(dá)的MdERDL6-1的功能及其調(diào)控糖含量的機(jī)制。
MdERDL6-1通過(guò)調(diào)控 TST12的表達(dá)影響糖在液泡中積累能力和果實(shí)糖含量
研究結(jié)果顯示，在蘋果果實(shí)中，韌皮部中的糖經(jīng)一系列過(guò)程被卸載到薄壁細(xì)胞中，這些糖類物質(zhì)一部分用于細(xì)胞的能量消耗和碳骨架構(gòu)建，另一部分被液泡膜糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白MdTST轉(zhuǎn)運(yùn)至液泡中儲(chǔ)存起來(lái)，而MdERDL6介導(dǎo)外排的Glc能夠作為一種信號(hào)來(lái)增加MdTST1和MdTST2的表達(dá)，從而使液泡中的糖積累到更高的濃度，且這種調(diào)控模式在番茄果實(shí)中也同樣適用。該研究首次揭示了液泡膜上兩個(gè)不同家族的糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白能夠協(xié)同調(diào)控糖的積累，為以后通過(guò)分子育種提升果實(shí)品質(zhì)提供了新的思路。
原文鏈接：https://www.pnas.org/content/118/1/e2022788118
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