近日，Molecular Horticulture在線發(fā)表了中國科學(xué)院武漢植物園韓月彭團(tuán)隊(duì)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(shí)糖含量QTL位點(diǎn)的I亞組bZIP轉(zhuǎn)錄因子PpbZIP18進(jìn)行了功能解析，揭示了I亞組bZIP轉(zhuǎn)錄因子在ABA誘導(dǎo)果實(shí)蔗糖積累中的作用。研究成果不僅豐富了人們對ABA介導(dǎo)糖積累機(jī)制的認(rèn)知，而且為桃果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)改良提供了理論基礎(chǔ)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(shí)風(fēng)味品質(zhì)的一個決定性指標(biāo)，高糖果實(shí)風(fēng)味濃郁，深受消費(fèi)者喜愛。果實(shí)糖分積累是一個復(fù)雜的生物學(xué)過程，涉及糖的合成與運(yùn)輸。桃果實(shí)中的糖組分以蔗糖為主，關(guān)于桃果實(shí)蔗糖積累的相關(guān)機(jī)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(zhuǎn)錄因子參與果實(shí)糖積累的調(diào)控。對桃基因組中的bZIP轉(zhuǎn)錄因子分析發(fā)現(xiàn)，一個屬于I亞組bZIP轉(zhuǎn)錄因子PpbZIP18位于桃第6號染色體的控制桃果實(shí)可溶性固形物含量(SSC)的數(shù)量性狀位點(diǎn)(QTL)。bZIP I亞組轉(zhuǎn)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(xué)過程，卻無研究指出其與糖積累調(diào)控之間存在聯(lián)系。對該轉(zhuǎn)錄因子生物學(xué)功能進(jìn)行解析發(fā)現(xiàn)，PpbZIP18通過激活蔗糖合成酶基因PpSuSy1和糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因PpST1的表達(dá)來調(diào)控桃果實(shí)中蔗糖的積累，其中PpSuSy1基因控制蔗糖的合成，而PpST1基因?qū)儆趐GlcT/SGB1糖轉(zhuǎn)運(yùn)體亞家族。酵母互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)表明，PpST1基因具有轉(zhuǎn)運(yùn)蔗糖的功能，首次證實(shí)了pGlcT/SGB1亞家族的糖轉(zhuǎn)運(yùn)功能。

本研究還發(fā)現(xiàn)，脫落酸(ABA)處理可導(dǎo)致PpbZIP18表達(dá)量顯著增加，但PpbZIP18啟動子區(qū)缺乏典型的ABA響應(yīng)元件ABRE。通過酵母單雜交篩庫，發(fā)現(xiàn)一個受ABA誘導(dǎo)的NAC轉(zhuǎn)錄因子PpNAC73能夠結(jié)合到PpbZIP18的啟動子上，從而激活其表達(dá)。同時，PpNAC73可與ABRE轉(zhuǎn)錄因子PpABF5互作，協(xié)同調(diào)控PpbZIP18的轉(zhuǎn)錄(圖1)。綜上，本研究揭示了ABA信號介導(dǎo)PpNAC73/PpABF5-PpbZIP18模塊調(diào)控桃果實(shí)蔗糖積累的分子機(jī)制。

中國科學(xué)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(xué)基金和國家桃產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項(xiàng)目的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1186/s43897-025-00156-0

圖1 I亞組bZIP轉(zhuǎn)錄因子PpbZIP18調(diào)控桃果實(shí)蔗糖積累的功能解析及其工作模型

果樹分子育種研究組