Plant Physiology | 西北农林科技大学李明军课题组发现苹果根系中糖转运蛋白调控地上部光合碳分配和果实糖含量

以下文章来源于植物生理PlantPhysiol ，作者PP

糖是果实品质的核心，也是植物生长发育的物质基础。果实品质与土壤有机碳含量密切相关，根基补充有机碳、有机质及可溶性糖可以提高抗性，增加果实品质。葡萄糖作为土壤中植物残体、有机物及其他含碳化合物分解的主要物质，植物根系是否具有从土壤根际吸收葡萄糖的能力目前尚不清楚。

近日，西北农林科技大学李明军课题组在Plant Physiology在线发表了题为“Uptake of glucose from the rhizosphere, mediated by apple MdHT1.2, regulates carbohydrate allocation”的研究论文。该研究报道了苹果根表皮细胞表达的己糖转运蛋白基因MdHT1.2介导了根系从根际的葡萄糖吸收，证实根际葡萄糖吸收能促进根系生长，降低叶片光合碳向根系的吸收，促进地上部生长和光合碳向果实的分配，提升果实的糖积累。

该研究通过RNA-seq分析，筛选到在苹果根中高表达丰度的己糖转运蛋白基因MdHT1.2，其受葡萄糖诱导，在具吸收功能的须根中高度表达。亚细胞定位、启动子组织特异性表达分析和原位杂交结果表明，质膜定位MdHT1.2主要在根表皮细胞表达。利用糖吸收酵母突变体异源表达验证了MdHT1.2的葡萄糖转运活性。13Glc和2-NBDG饲喂试验发现，过表达MdHT1.2显著增强了苹果根系对葡萄糖吸收能力，而沉默则显著降低了根系葡萄糖吸收和可溶性糖含量，该结果在异源表达MdHT1.2转基因番茄中得到了验证。此外，水培和沙培根际葡萄糖饲喂试验证实MdHT1.2介导的根际葡萄糖吸收能促进了植株生长，降低了根/冠干重比，且13C脉冲结果表明MdHT1.2介导的根际葡萄糖吸收能降低叶片光合碳向根系的分配。在MdHT1.2异源表达的番茄嫁接试验证明，MdHT1.2介导的根际葡萄糖吸收可促进光合碳向果实分配，增加果实大小和可溶性糖积累。

MdHT1.2在介导根际Glc吸收和调节碳水化合物分配以促进植株生长和果实糖积累的功能模型。

综上，该研究证明，苹果MdHT1.2是一个定位于根表皮细胞质膜，介导根系对根际葡萄糖吸收的己糖转运蛋白，而根际葡萄糖吸收通过调节地上部光合碳水化合物分配以促进植物生长和果实糖分积累。研究结果为土壤增施可溶性糖、有机质、有机碳等物质能提升果实品质的内在机制提供了重要证据，为果园有机碳、有机质等物质的施用和土壤肥力提升技术研发提供了理论支撑。

西北农林科技大学园艺学院在读博士研究生田晓成为本文第一作者，李明军教授为通讯作者。马锋旺教授、Yong-Ling Ruan教授、马百全副教授等参与了本研究，西北农林科技大学园艺学院实验平台老师给予了试验技术帮助。该研究得到了国家自然科学基金，陕西省科技创新团队等项目的支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiad221

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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