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甜瓜果实液泡膜糖转运蛋白研究取得新进展

核心提示: 12月23日,我校园艺林学学院别之龙教授团队在Journal of Experimental Botany杂志发表论文,该论文发现甜瓜液泡糖转运蛋白CmTST2在果实糖分积累方面具有重要作用。

论文发表截图

南湖网讯(通讯员 成金桃)12月23日,我校园艺林学学院别之龙教授团队在Journal of Experimental Botany杂志在线发表了题为“Overexpression of the tonoplast sugar transporter CmTST2 in melon fruit increases sugar accumulation”的研究论文,该论文发现甜瓜液泡糖转运蛋白CmTST2在果实糖分积累方面具有重要作用。我校师资博后成金桃和硕士生文苏莹为该论文的共同第一作者,文章通讯作者为教授别之龙。

糖含量是决定许多经济作物尤其是园艺作物产品品质的关键因素,而液泡是植物细胞中重要的细胞器,具有调节细胞渗透压和贮藏细胞内糖等代谢产物的功能,这些功能往往与液泡膜上的转运蛋白相关联。成熟甜瓜果实中的糖含量(特别是蔗糖)很高,而与大多蔗糖运输型的植物不同,甜瓜属于棉子糖系列寡糖(RFOs)运输型植物,其特殊的糖运输模式使得甜瓜果实糖分积累机制更为复杂。以往对甜瓜果实糖代谢和积累机制的研究主要集中在少数与糖代谢相关的酶活性变化上,如细胞壁酸性转化酶和磷酸蔗糖合成酶,目前对于甜瓜果实糖转运和胞内积累的详细机制还缺乏深入研究,此研究填补了这一空白。

别之龙教授团队克隆和鉴定了3个甜瓜液泡糖转运蛋白TST家族成员(CmTST1, CmTST2,CmTST3),对这3个基因的时空表达分析发现CmTST2在甜瓜果实发育过程中表达水平最高。对不同糖分积累类型(高糖型和低糖型)的甜瓜品种进行CmTST2表达量检测,发现同一时期高糖型甜瓜品种CmTST2的表达量显著高于低糖型,这说明CmTST2与甜瓜果实糖积累具有相关性。通过亚细胞定位实验发现这3个基因都定位在液泡膜而非质膜上,GUS染色和免疫组织化学定位实验发现CmTST2主要在积累糖分的中果皮(果肉)细胞中转录并表达,进一步构建CmTST2的过表达载体,分别在草莓果实和黄瓜果实中过表达该基因,最终都能提高果实蔗糖、葡萄糖和果糖含量,上述结果说明CmTST2在甜瓜果实糖分积累中起到了重要作用。

据了解,该研究揭示了甜瓜上液泡膜糖转运蛋白TST家族基因的功能,为进一步深入解析甜瓜液泡膜转运蛋白的调控机制奠定了基础,此外,该研究得到了国家自然科学基金、中国博士后基金、国家西甜瓜产业技术体系等项目的资助。

论文链接:https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/erx440/4773852

审核人:别之龙

责任编辑:胡文欣
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