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研究揭示氢离子焦磷酸化酶调控甘薯品质和产量的作用机理

  近期,中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员张鹏课题组在Horticulture Research上,在线发表了题为The H+-pyrophosphatase IbVP1 regulates carbon flux to influence the starch metabolism and yield of sweet potato的研究成果。该研究首次发现H+-焦磷酸化酶IbVP1的表达可显著提高甘薯块根淀粉品质及产量。

  甘薯储藏根是光合同化物和能量积累的重要地下库器官,其淀粉代谢水平决定淀粉含量和产量,同时也受到地上部分源器官(叶片)糖分输出能力的影响。该课题组前期研究发现,甘薯氢离子焦磷酸化酶(IbVP)在促进矿质元素吸收和纤维根生长方面发挥重要作用(Fan et al., 2017),通过根际酸化增强铁的获取,加强甘薯植株碳水化合物代谢水平。该研究进一步发现,过表达IbVP1基因提高了甘薯叶片的光合能力及蔗糖含量;利用13C标记的蔗糖饲喂,证实可促进韧皮部装载和蔗糖长距离运输,提高了碳流分配能力;在储藏根中,淀粉合成酶AGPase、GBSSI、SSI等基因表达水平和酶活上调,淀粉合成能力提升,直链淀粉及总淀粉含量增加,导致淀粉理化特性也发生明显变化。该研究系统揭示了VP1基因在优化甘薯“源-库”关系中的重要作用,通过Pi离子和氢质子的“阴-阳”双调节,提高了甘薯产量和品质。

  博士范维娟为论文第一作者,张鹏和副研究员王红霞为论文的共同通讯作者。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等的支持。

  论文链接

  甘薯过表达VP1促进储藏根产量和改善淀粉品质。VP1促进光合同化物动员及淀粉合成(a-e),实现Pi离子和氢质子的“阴-阳”双调节(f),改善甘薯“源-库”关系


研究团队单位:分子植物科学卓越创新中心

分类标签:科学进展  

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