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中國科學院武漢植物園韓月彭團隊首次發(fā)現(xiàn)I亞組bZIP轉錄因子在果實糖積累中的調控作用
近日，Molecular Horticulture在線發(fā)表了中國科學院武漢植物園韓月彭團隊的研究性論文，題為A subgroup I bZIP transcription factor PpbZIP18 plays an important role in sucrose accumulation in peach。該研究對一個位于桃果實糖含量QTL位點的I亞組bZIP轉錄因子PpbZIP18進行了功能解析，揭示了I亞組bZIP轉錄因子在ABA誘導果實蔗糖積累中的作用。研究成果不僅豐富了人們對ABA介導糖積累機制的認知，而且為桃果實風味品質改良提供了理論基礎和基因資源。
桃(Prunus persica)是世界各地廣泛栽培的溫帶果樹。含糖量是衡量桃果實風味品質的一個決定性指標，高糖果實風味濃郁，深受消費者喜愛。果實糖分積累是一個復雜的生物學過程，涉及糖的合成與運輸。桃果實中的糖組分以蔗糖為主，關于桃果實蔗糖積累的相關機制在很大程度上仍不明確。
前人研究表明，亞組A和S中的bZIP轉錄因子參與果實糖積累的調控。對桃基因組中的bZIP轉錄因子分析發(fā)現(xiàn)，一個屬于I亞組bZIP轉錄因子PpbZIP18位于桃第6號染色體的控制桃果實可溶性固形物含量(SSC)的數(shù)量性狀位點(QTL)。bZIP I亞組轉錄因子主要參與植物與病原免疫互作、花粉發(fā)育和開花等生物學過程，卻無研究指出其與糖積累調控之間存在聯(lián)系。對該轉錄因子生物學功能進行解析發(fā)現(xiàn)，PpbZIP18通過激活蔗糖合成酶基因PpSuSy1和糖轉運蛋白基因PpST1的表達來調控桃果實中蔗糖的積累，其中PpSuSy1基因控制蔗糖的合成，而PpST1基因屬于pGlcT/SGB1糖轉運體亞家族。酵母互補實驗表明，PpST1基因具有轉運蔗糖的功能，首次證實了pGlcT/SGB1亞家族的糖轉運功能。
本研究還發(fā)現(xiàn)，脫落酸(ABA)處理可導致PpbZIP18表達量顯著增加，但PpbZIP18啟動子區(qū)缺乏典型的ABA響應元件ABRE。通過酵母單雜交篩庫，發(fā)現(xiàn)一個受ABA誘導的NAC轉錄因子PpNAC73能夠結合到PpbZIP18的啟動子上，從而激活其表達。同時，PpNAC73可與ABRE轉錄因子PpABF5互作，協(xié)同調控PpbZIP18的轉錄(圖1)。綜上，本研究揭示了ABA信號介導PpNAC73/PpABF5-PpbZIP18模塊調控桃果實蔗糖積累的分子機制。
中國科學院武漢植物園果樹分子育種研究組博士研究生張嫻為論文第一作者，武漢植物園韓月彭研究員、張若西副研究員為該論文的共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金和國家桃產業(yè)技術體系等項目的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1186/s43897-025-00156-0
圖1 I亞組bZIP轉錄因子PpbZIP18調控桃果實蔗糖積累的功能解析及其工作模型
果樹分子育種研究組
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