近期，西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院果樹逆境生物學(xué)團隊在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，果樹逆境生物學(xué)團隊李明軍和馬鋒旺教授及園藝學(xué)院長江學(xué)者講座教授、澳大利亞紐卡斯爾大學(xué)Yong-Ling Ruan為論文共同通訊作者。
該研究揭示了在蘋果果實中高度表達的葡萄糖外排蛋白MdERDL6，可引起液泡中Glc外排，增加胞質(zhì)中Glc的瞬時濃度，激發(fā)糖內(nèi)吸蛋白TST的表達，進而促進了Glc、Fru和Suc在液泡中的積累的新機制。該研究解釋了為什么果實中的葡萄糖和果糖等己糖含量可達鮮重的10%，而葉片等器官含量不足1%的問題。
糖是果實品質(zhì)的核心，不僅直接影響著果實的甜度等風(fēng)味品質(zhì)，也是果實其它品質(zhì)物質(zhì)的合成前體。可溶性糖在果實液泡中的大量積累主要由糖轉(zhuǎn)運蛋白調(diào)控，研究液泡糖轉(zhuǎn)運蛋白在果實糖積累中的功能，對通過生物技術(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家族的多個成員均在果實中高度表達，且與果糖和蔗糖在果實中的積累模式相一致。為探明ERDL6在果實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中高度表達的MdERDL6-1的功能及其調(diào)控糖含量的機制。
MdERDL6-1通過調(diào)控 TST12的表達影響糖在液泡中積累能力和果實糖含量
研究結(jié)果顯示，在蘋果果實中，韌皮部中的糖經(jīng)一系列過程被卸載到薄壁細胞中，這些糖類物質(zhì)一部分用于細胞的能量消耗和碳骨架構(gòu)建，另一部分被液泡膜糖轉(zhuǎn)運蛋白MdTST轉(zhuǎn)運至液泡中儲存起來，而MdERDL6介導(dǎo)外排的Glc能夠作為一種信號來增加MdTST1和MdTST2的表達，從而使液泡中的糖積累到更高的濃度，且這種調(diào)控模式在番茄果實中也同樣適用。該研究首次揭示了液泡膜上兩個不同家族的糖轉(zhuǎn)運蛋白能夠協(xié)同調(diào)控糖的積累，為以后通過分子育種提升果實品質(zhì)提供了新的思路。
原文鏈接：https://www.pnas.org/content/118/1/e2022788118
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