西北农林科技大学苹果逆境生物学团队解析苹果有机酸代谢调控蔗糖合成的机制
发布时间：2022-11-04可溶性糖和有机酸是果实品质影响因素中的重要一员，糖酸组分与含量的差异对果实品质与风味起决定性作用。在苹果、桃、葡萄等肉质果实成熟过程中普遍存在有机酸含量降低，可溶性糖的积累升高的现象，这说明果实可溶性糖和有机酸酸含量间可能存在相互调控。阐明果实发育过程中碳水化合物和有机酸时空串扰的潜在分子机制是提高果实品质的关键之一。
近日，Horticulture Research 在线发表了西北农林科技大学李明军教授团队题为 Malate metabolism mediated by the cytoplasmic malate dehydrogenase gene MdcyMDH affects sucrose synthesis in apple fruit 的研究论文。
Yao等（2011）的研究指出苹果愈伤中胞质苹果酸脱氢酶MdcyMDH1的过表达提高苹果酸含量的同时也引起了蔗糖含量的变化。本研究中，作者进一步验证了胞质中苹果酸脱氢酶基因MdcyMDH1通过提高苹果酸脱氢酶（MDH）活性，增加了苹果酸含量；同时发现，MdcyMDH1的过表达增加了转基因苹果果实中蔗糖含量，改变了糖代谢。转录组分析发现，转基因苹果果实中淀粉裂解相关基因和糖异生途径关键基因显著上调，尤其蔗糖合成关键酶蔗糖-6-磷酸合成酶基因MdSPSB2和MdSPSC2的表达显著增加。进一步的瞬时表达研究结果表明，MdcyMDH介导的苹果酸代谢改变可能通过影响淀粉代谢或糖异生途径来调节MdSPSs的表达和SPS的活性，从而加快果实蔗糖的合成和积累。这种现象在另一个胞质苹果酸脱氢酶基因MdcyMDH5的过表达苹果愈伤中同样被观察到，表明胞质中的MdMDHs调控细胞中蔗糖积累可能广泛的存在。这一发现解析了苹果果实中胞质苹果酸代谢与蔗糖合成之间的调控关系，为果实糖酸平衡研究奠定了基础，为通过胞质苹果酸代谢调控优化苹果内部糖酸比及改善苹果的风味品质提供了途径。
图1 过表达MdcyMDH1对转基因苹果果实中主要糖、酸代谢相关基因表达的影响。
西北农林科技大学园艺学院苹果逆境生物学团队李明军教授为该文通讯作者，博士研究生张立华、硕士研究生王长智为共同第一作者，山东农业大学园艺学院姚玉新教授参与了研究工作。该项工作获得国家重点研究开发项目、国家自然科学基金等项目的资助。
文章链接：
https://doi.org/10.1093/hr/uhac194
数据来源 : 园艺研究
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