科研人員揭示蘋果酸積累和液泡酸化調控新機制

　　4月2日，《植物生理學》雜志在線發表山東農業大學作物生物學國家重點實驗室教授郝玉金團隊的最新成果。他們揭示了蘋果蛋白MdBT2如何響應硝酸鹽調控蘋果酸積累和液泡酸化的分子機制。

MdBT2作用模式圖 山東農業大學供圖

　　郝玉金告訴《中國科學報》，有機酸種類和含量及其與糖的比例直接影響果實風味和加工品質，是果樹遺傳改良和栽培調控的重要目標性狀。在蘋果果實中，蘋果酸是最主要的有機酸，蘋果酸在果肉細胞的細胞質中合成代謝，并在液泡中大量積累。

　　郝玉金團隊長期從事蘋果果實品質形成與調控研究，在“光溫水肥”等栽培因子調控果實品質形成機理研究方面具有十余年的積累。他們在蘋果酸合成、代謝、儲運及調控方面取得了系列成果。近年來，先后發現MdMYB1、MdMYB73等MYB轉錄因子在調控蘋果酸積累中具有重要功能，論文已經發表在《植物生理學》和《植物學報》等學術期刊。

　　在生產中，不僅溫度等環境因子影響蘋果酸積累，肥水對蘋果酸積累也影響巨大。近年來果農片面追求產量，過量施用化肥導致果實品質下降的問題非常嚴重，但由于果實品質形成與調控的基礎研究滯后，缺乏原創成果的理論支撐，已經成為提質增效新技術研發的“卡脖子”問題。

　　郝玉金介紹，該團隊過去的研究發現，MdBT2是一個應答多種環境信號的重要蛋白，能夠與靶蛋白互作，然后通過募集CUL3蛋白復合體或特異E3泛素連接酶對靶蛋白進行泛素化修飾，從而調控靶蛋白的豐度或活性。如MdBT2可以通過MdMYB1、MdMYB73等蛋白調控果實色澤和酸度等品質性狀。

　　在本次發表論文中，該團隊發現，MdCIbHLH1能夠通過與MdMYB73蛋白互作調控蘋果酸積累，揭示了一條蘋果酸積累轉錄調控的新途徑。郝玉金介紹，MdClbHLH1是低溫響應因子ICE1的同源蛋白，該調控途徑解析了溫度影響蘋果酸積累的調控途徑。

　　該研究得到了國家重點研發計劃項目“果樹果實品質形成與調控（2018YFD1000200）”的資助，是“主要經濟作物優質高產與產業提質增效科技創新”專項的基礎研究類項目，郝玉金是該項目負責人。項目組整合了全國23家科研單位的果實品質研發團隊，實施近兩年來，在果實色澤、糖酸、香氣、質地、采后等品質性狀的形成與調控機理方面取得了多項理論成果，在此基礎上，項目組正研發提質增效新技術。