科学家揭示苹果酸积累和液泡酸化调控新机制
科学家揭示苹果酸积累和液泡酸化调控新机制
MdBT2作用模式图 山东农业大学供图
4月2日，《植物生理学》杂志在线发表山东农业大学作物生物学国家重点实验室教授郝玉金团队的最新成果。他们揭示了苹果蛋白MdBT2如何响应硝酸盐调控苹果酸积累和液泡酸化的分子机制。
郝玉金告诉《中国科学报》，有机酸种类和含量及其与糖的比例直接影响果实风味和加工品质，是果树遗传改良和栽培调控的重要目标性状。在苹果果实中，苹果酸是最主要的有机酸，苹果酸在果肉细胞的细胞质中合成代谢，并在液泡中大量积累。
郝玉金团队长期从事苹果果实品质形成与调控研究，在“光温水肥”等栽培因子调控果实品质形成机理研究方面具有十余年的积累。他们在苹果酸合成、代谢、储运及调控方面取得了系列成果。近年来，先后发现MdMYB1、MdMYB73等MYB转录因子在调控苹果酸积累中具有重要功能，论文已经发表在《植物生理学》和《植物学报》等学术期刊。
在生产中，不仅温度等环境因子影响苹果酸积累，肥水对苹果酸积累也影响巨大。近年来果农片面追求产量，过量施用化肥导致果实品质下降的问题非常严重，但由于果实品质形成与调控的基础研究滞后，缺乏原创成果的理论支撑，已经成为提质增效新技术研发的“卡脖子”问题。
郝玉金介绍，该团队过去的研究发现，MdBT2是一个应答多种环境信号的重要蛋白，能够与靶蛋白互作，然后通过募集CUL3蛋白复合体或特异E3泛素连接酶对靶蛋白进行泛素化修饰，从而调控靶蛋白的丰度或活性。如MdBT2可以通过MdMYB1、MdMYB73等蛋白调控果实色泽和酸度等品质性状。
在本次发表论文中，该团队发现，MdCIbHLH1能够通过与MdMYB73蛋白互作调控苹果酸积累，揭示了一条苹果酸积累转录调控的新途径。郝玉金介绍，MdClbHLH1是低温响应因子ICE1的同源蛋白，该调控途径解析了温度影响苹果酸积累的调控途径。
该研究得到了国家重点研发计划项目“果树果实品质形成与调控（2018YFD1000200）”的资助，是“主要经济作物优质高产与产业提质增效科技创新”专项的基础研究类项目，郝玉金是该项目负责人。项目组整合了全国23家科研单位的果实品质研发团队，实施近两年来，在果实色泽、糖酸、香气、质地、采后等品质性状的形成与调控机理方面取得了多项理论成果，在此基础上，项目组正研发提质增效新技术。
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