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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關鍵核心技術，努力搶占科技制高點，為把我國建設成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學技術跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學院辦院方針

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研究揭示葡萄漿果糖積累的分子調(diào)控機制

2024-12-26 植物研究所

【字體：大中小】

語音播報

果實糖積累決定甜度和風味，影響次生代謝和抗逆性能。肉質(zhì)果實通過韌皮部篩管-伴胞復合體將光合葉片中的糖長距離運輸至漿果，并在漿果維管束韌皮部伴胞卸載，最終將糖貯存于中果皮細胞液泡中。

糖轉(zhuǎn)運蛋白介導果實糖積累。目前，不同類型糖轉(zhuǎn)運蛋白的功能已在多種植物的源器官中得到較深入的研究，而果實中糖轉(zhuǎn)運蛋白參與糖積累的背后分子機制卻少有系統(tǒng)解析，且果實發(fā)育過程中糖轉(zhuǎn)運蛋白的動態(tài)轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制未見報道。葡萄果實的高糖含量經(jīng)過數(shù)千年馴化，使其成為探討植物碳匯能力的潛在模式器官。

中國科學院植物研究所團隊以葡萄為研究對象，探究了糖轉(zhuǎn)運蛋白VvSWEET15功能及其轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制，揭示了轉(zhuǎn)錄因子VvERF105和VvNAC72在漿果成熟過程中如何協(xié)同調(diào)控VvSWEET15的時空表達。研究表明，VvSWEET15在轉(zhuǎn)色階段高度表達，促進己糖在漿果中的快速積累。VvERF105作為抑制因子，在轉(zhuǎn)色前結(jié)合啟動子上的LTR核心元件，抑制VvSWEET15的表達，從而限制己糖積累；而VvNAC72則在轉(zhuǎn)色后通過結(jié)合啟動子中的CACATG元件激活VvSWEET15的表達，加速糖分積累。這種轉(zhuǎn)錄激活與抑制的動態(tài)平衡精確調(diào)控了葡萄果實的糖代謝，為高糖積累提供了保障。

進一步，研究利用葡萄果實的瞬時遺傳轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定遺傳轉(zhuǎn)化番茄驗證VvSWEET15功能。研究確認了VvSWEET15在促進葡萄糖和果糖積累中的關鍵作用，發(fā)現(xiàn)了VvSWEET15的過表達顯著提高了番茄果實中葡萄糖和果糖含量，為VvSWEET15在多種作物中的應用奠定了基礎。同時，外源葡萄糖和果糖處理明顯增強了VvSWEET15表達，表明糖水平可能反饋調(diào)節(jié)VvSWEET15基因的表達，優(yōu)化糖積累過程。VvSWEET15在擬南芥、水稻和柑橘等模式植物和經(jīng)濟作物中的同源基因轉(zhuǎn)運蔗糖，而VvSWEET15在葡萄中主要轉(zhuǎn)運己糖。這一差異或反映了SWEET家族基因在植物進化過程中功能的多樣化。

上述研究為解析葡萄漿果中高己糖積累的機制提供了重要線索，并為果實品質(zhì)改良提供了理論依據(jù)。通過對轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子及糖運輸基因的調(diào)控，有望開發(fā)出高糖優(yōu)質(zhì)果實新品種，為開發(fā)適應性更強、品質(zhì)更高的作物品種開辟新途徑。

12月18日，相關研究成果在線發(fā)表在《植物細胞》（The Plant Cell）上。研究工作得到國家自然科學基金和國家重點研發(fā)計劃等的支持。

論文鏈接

轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控VvSWEET15表達響應葡萄果實己糖積累模型

果實糖積累決定甜度和風味，影響次生代謝和抗逆性能。肉質(zhì)果實通過韌皮部篩管-伴胞復合體將光合葉片中的糖長距離運輸至漿果，并在漿果維管束韌皮部伴胞卸載，最終將糖貯存于中果皮細胞液泡中。糖轉(zhuǎn)運蛋白介導果實糖積累。目前，不同類型糖轉(zhuǎn)運蛋白的功能已在多種植物的源器官中得到較深入的研究，而果實中糖轉(zhuǎn)運蛋白參與糖積累的背后分子機制卻少有系統(tǒng)解析，且果實發(fā)育過程中糖轉(zhuǎn)運蛋白的動態(tài)轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制未見報道。葡萄果實的高糖含量經(jīng)過數(shù)千年馴化，使其成為探討植物碳匯能力的潛在模式器官。中國科學院植物研究所團隊以葡萄為研究對象，探究了糖轉(zhuǎn)運蛋白VvSWEET15功能及其轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制，揭示了轉(zhuǎn)錄因子VvERF105和VvNAC72在漿果成熟過程中如何協(xié)同調(diào)控VvSWEET15的時空表達。研究表明，VvSWEET15在轉(zhuǎn)色階段高度表達，促進己糖在漿果中的快速積累。VvERF105作為抑制因子，在轉(zhuǎn)色前結(jié)合啟動子上的LTR核心元件，抑制VvSWEET15的表達，從而限制己糖積累；而VvNAC72則在轉(zhuǎn)色后通過結(jié)合啟動子中的CACATG元件激活VvSWEET15的表達，加速糖分積累。這種轉(zhuǎn)錄激活與抑制的動態(tài)平衡精確調(diào)控了葡萄果實的糖代謝，為高糖積累提供了保障。進一步，研究利用葡萄果實的瞬時遺傳轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定遺傳轉(zhuǎn)化番茄驗證VvSWEET15功能。研究確認了VvSWEET15在促進葡萄糖和果糖積累中的關鍵作用，發(fā)現(xiàn)了VvSWEET15的過表達顯著提高了番茄果實中葡萄糖和果糖含量，為VvSWEET15在多種作物中的應用奠定了基礎。同時，外源葡萄糖和果糖處理明顯增強了VvSWEET15表達，表明糖水平可能反饋調(diào)節(jié)VvSWEET15基因的表達，優(yōu)化糖積累過程。VvSWEET15在擬南芥、水稻和柑橘等模式植物和經(jīng)濟作物中的同源基因轉(zhuǎn)運蔗糖，而VvSWEET15在葡萄中主要轉(zhuǎn)運己糖。這一差異或反映了SWEET家族基因在植物進化過程中功能的多樣化。上述研究為解析葡萄漿果中高己糖積累的機制提供了重要線索，并為果實品質(zhì)改良提供了理論依據(jù)。通過對轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子及糖運輸基因的調(diào)控，有望開發(fā)出高糖優(yōu)質(zhì)果實新品種，為開發(fā)適應性更強、品質(zhì)更高的作物品種開辟新途徑。12月18日，相關研究成果在線發(fā)表在《植物細胞》（The Plant Cell）上。研究工作得到國家自然科學基金和國家重點研發(fā)計劃等的支持。論文鏈接轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控VvSWEET15表達響應葡萄果實己糖積累模型

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