JIPB：胡大剛課題組發現蘋果轉錄因子調控可溶性糖積累新機制

蘋果是我國重要的經濟作物，其栽培面積、總產量和出口量均居世界首位，在國民經濟中佔有重要地位。果實含糖量的高低直接影響果實風味和加工品質，從而成為制約蘋果價格的關鍵因素。因此，透過深入探究可溶性糖積累的生理與分子機制，保持適當比例的糖酸含量，對培育一系列特色蘋果品種至關重要。轉錄因子響應多種發育訊號和環境因子的刺激，其介導的基因表達調控網路在植物糖代謝過程中發揮重大功能。利用

MdbHLH3

轉基因蘋果果實進行功能鑑定發現，MdbHLH3

作為一類

bHLH

轉錄因子響應低溫刺激和糖訊號參與調控花青苷、蘋果酸以及可溶性糖的積累

。其中MdbHLH3對

花青苷和蘋果酸的調控過程已得到闡釋

，

但

其

在可溶性糖積累過程中的角色和具體功能尚不清晰。

JIPB

近日線上發表了

山東農業大學胡大剛教授

課題組題為“

MdbHLH3 modulates apple soluble sugar content by activating phosphofructokinase gene expression

”（

https://doi.org/10.1111/jipb.13236

）的研究論文。

該研究發現蘋果中

bHLH

類轉錄啟用因子

MdbHLH3

透過直接結合

MdPFPβ

（焦磷酸鹽依賴型的磷酸果糖激酶）基因的啟動子轉錄啟用其表達，從而促進了

6-

磷酸果糖和蔗糖含量的增加，並進一步透過增強光合效率和協調碳水化合物分配，實現蘋果果實可溶性糖含量的總體提升

。

圖。 MdbHLH3正調控蘋果可溶性糖積累的機制

MdbHLH3透過調控光合效率和碳水化合物分配以及蔗糖再生途徑，促進蘋果果實可溶性糖積累。

胡大剛教授

課題組研究發現MdbHLH3是一個響應外界刺激和發育訊號的bHLH轉錄啟用因子，參與調控花青苷，蘋果酸以及可溶性糖積累過程。透過收穫不同發育期的

MdbHLH3

轉基因蘋果果實，測定果實中山梨醇、蔗糖、葡萄糖和果糖等可溶性糖的含量以及相關糖代謝酶的活性。結果發現，過表達

MdbHLH3

調控相關糖代謝酶的活性並促進蘋果果實中可溶性糖的積累。接著透過生化分析表明，MdbHLH3直接結合一個焦磷酸鹽依賴型的磷酸果糖激酶

MdPFPβ

基因的啟動子，並轉錄啟用其表達。透過瞬時注射實驗發現MdbHLH3透過正向調控

MdPFPβ

基因的表達水平，促進蘋果果實中6-磷酸果糖以及蔗糖的積累。同時研究發現

MdPFPβ

透過增強光合效率和糖代謝酶活性來調控轉基因番茄果實中可溶性糖的積累。最後透過碳13同位素脈衝標記實驗說明MdbHLH3調控光合碳代謝和碳水化合物分配，從而促進蘋果果實中可溶性糖的積累。因此該研究揭示了植物中的一個關鍵基因

MdPFPβ

參與調控糖代謝過程，同時也揭示了MdbHLH3轉錄因子在調節碳水化合物分配和可溶性糖積累中的重要作用。

胡大剛教授課題組

近年來在果實品質調控研究中取得了一系列進展，揭示了MdMYB1， MdMYB73以及MdbHLH3等轉錄因子參與蘋果酸積累和代謝過程的分子機制

（Hu et al。， 2016a；Hu et al。， 2017； Yu et al。， 2021）

，以及葡萄糖訊號調控花青苷積累的機制

（Hu et al。， 2016b）

，MdPUB29-MdbHLH3分子模組調控乙烯合成和果實品質等

（Hu et al。， 2019）

。這篇論文進一步揭示了轉錄因子MdbHLH3動態調控可溶性糖積累過程影響蘋果果實品質的相關機制。博士生

於建強

為該論文的第一作者，

胡大剛

教授為通訊作者。研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃和山東省自然科學基金的資助。

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