近日， Plant Biotechnology Journal在線發(fā)表了山東農(nóng)業(yè)大學(xué)胡大剛教授團(tuán)隊(duì)題為T(mén)he MdERF17–MdbHLH149 Module Mediates Ethylene- Induced Starch Degradation Through the Transcriptional Repression of α-AmylaseMdAMY1in Apple的研究論文。

蘋(píng)果（Malus domesticaBorkh.）是全球廣泛消費(fèi)的重要水果，富含多種礦物質(zhì)和維生素。作為典型的呼吸躍變型果實(shí)，蘋(píng)果在成熟過(guò)程中伴隨乙烯產(chǎn)量的顯著升高以及淀粉向可溶性糖的快速轉(zhuǎn)化，該過(guò)程直接影響果實(shí)甜度形成與風(fēng)味品質(zhì)。然而，乙烯信號(hào)如何精細(xì)調(diào)控蘋(píng)果淀粉降解進(jìn)而實(shí)現(xiàn)淀粉向可溶性糖轉(zhuǎn)化的分子機(jī)制仍不清楚。因此，系統(tǒng)解析乙烯介導(dǎo)的淀粉降解調(diào)控通路，鑒定其中的關(guān)鍵調(diào)控因子及其相互作用關(guān)系，對(duì)于深入理解果實(shí)成熟機(jī)制和提升果實(shí)品質(zhì)具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

該研究表明，在蘋(píng)果果實(shí)成熟期，乙烯含量與淀粉積累水平呈顯著負(fù)相關(guān)。通過(guò)對(duì)果實(shí)成熟過(guò)程和1-MCP處理的轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行聯(lián)合分析，鑒定出一個(gè)調(diào)控淀粉降解的α-淀粉酶基因MdAMY1（圖1）。通過(guò)在蘋(píng)果中構(gòu)建沉默/過(guò)表達(dá)材料，發(fā)現(xiàn)MdAMY1正調(diào)控淀粉的降解。進(jìn)一步分析證實(shí)bHLH轉(zhuǎn)錄因子MdbHLH149可直接結(jié)合MdAMY1啟動(dòng)子并抑制其轉(zhuǎn)錄。

圖1 MdAMY1在果實(shí)成熟過(guò)程參與淀粉向可溶性糖的轉(zhuǎn)化

同時(shí)，MdERF17作為乙烯的負(fù)響應(yīng)因子與MdbHLH149進(jìn)行相互作用并增強(qiáng)其對(duì)MdAMY1的轉(zhuǎn)錄抑制。綜上，該研究闡明了乙烯通過(guò)MdERF17–MdbHLH149-MdAMY1模塊調(diào)控蘋(píng)果果實(shí)淀粉降解，促進(jìn)淀粉向可溶性糖轉(zhuǎn)化的分子機(jī)制（圖2）；為解析激素信號(hào)調(diào)控果實(shí)碳水化合物代謝提供了新的理論依據(jù)，同時(shí)為蘋(píng)果分子育種提供全新靶點(diǎn)；即抑制 MdERF17/MdbHLH149或增強(qiáng) MdAMY1可培育更甜果實(shí)，反之可延長(zhǎng)貯藏期。

圖2乙烯信號(hào)調(diào)控蘋(píng)果果實(shí)淀粉降解的分子模型

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生肖凡和生命科學(xué)學(xué)院博士后王楚堃為論文并列第一作者，胡大剛教授為論文獨(dú)立通訊作者。該研究在泰山學(xué)者特聘專家、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和山東省博士后創(chuàng)新種子培養(yǎng)計(jì)劃等項(xiàng)目資助下完成。

編      輯：萬(wàn)    千 

審      核：賈    波