研究揭示氫離子焦磷酸化酶調(diào)控甘薯品質(zhì)和產(chǎn)量的作用機(jī)理

（2021.2.4 中國科學(xué)院）

近期，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員張鵬課題組在Horticulture Research上，在線發(fā)表了題為The H+-pyrophosphatase IbVP1 regulates carbon flux to influence the starch metabolism and yield of sweet potato的研究成果。該研究首次發(fā)現(xiàn)H+-焦磷酸化酶IbVP1的表達(dá)可顯著提高甘薯塊根淀粉品質(zhì)及產(chǎn)量。

甘薯儲藏根是光合同化物和能量積累的重要地下庫器官，其淀粉代謝水平?jīng)Q定淀粉含量和產(chǎn)量，同時也受到地上部分源器官（葉片）糖分輸出能力的影響。該課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，甘薯氫離子焦磷酸化酶（IbVP）在促進(jìn)礦質(zhì)元素吸收和纖維根生長方面發(fā)揮重要作用（Fan et al.，2017），通過根際酸化增強鐵的獲取，加強甘薯植株碳水化合物代謝水平。該研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)IbVP1基因提高了甘薯葉片的光合能力及蔗糖含量;利用13C標(biāo)記的蔗糖飼喂，證實可促進(jìn)韌皮部裝載和蔗糖長距離運輸，提高了碳流分配能力;在儲藏根中，淀粉合成酶AGPase、GBSSI、SSI等基因表達(dá)水平和酶活上調(diào)，淀粉合成能力提升，直鏈淀粉及總淀粉含量增加，導(dǎo)致淀粉理化特性也發(fā)生明顯變化。該研究系統(tǒng)揭示了VP1基因在優(yōu)化甘薯“源-庫”關(guān)系中的重要作用，通過Pi離子和氫質(zhì)子的“陰-陽”雙調(diào)節(jié)，提高了甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)。

博士范維娟為論文第一作者，張鵬和副研究員王紅霞為論文的共同通訊作者。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等的支持。