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

蘋果（Malus domesticaBorkh.）是全球廣泛消費的重要水果，富含多種礦物質(zhì)和維生素。作為典型的呼吸躍變型果實，蘋果在成熟過程中伴隨乙烯產(chǎn)量的顯著升高以及淀粉向可溶性糖的快速轉化，該過程直接影響果實甜度形成與風味品質(zhì)。然而，乙烯信號如何精細調(diào)控蘋果淀粉降解進而實現(xiàn)淀粉向可溶性糖轉化的分子機制仍不清楚。因此，系統(tǒng)解析乙烯介導的淀粉降解調(diào)控通路，鑒定其中的關鍵調(diào)控因子及其相互作用關系，對于深入理解果實成熟機制和提升果實品質(zhì)具有重要的理論意義和應用價值。

該研究表明，在蘋果果實成熟期，乙烯含量與淀粉積累水平呈顯著負相關。通過對果實成熟過程和1-MCP處理的轉錄組進行聯(lián)合分析，鑒定出一個調(diào)控淀粉降解的α-淀粉酶基因MdAMY1（圖1）。通過在蘋果中構建沉默/過表達材料，發(fā)現(xiàn)MdAMY1正調(diào)控淀粉的降解。進一步分析證實bHLH轉錄因子MdbHLH149可直接結合MdAMY1啟動子并抑制其轉錄。

圖1 MdAMY1在果實成熟過程參與淀粉向可溶性糖的轉化

同時，MdERF17作為乙烯的負響應因子與MdbHLH149進行相互作用并增強其對MdAMY1的轉錄抑制。綜上，該研究闡明了乙烯通過MdERF17–MdbHLH149-MdAMY1模塊調(diào)控蘋果果實淀粉降解，促進淀粉向可溶性糖轉化的分子機制（圖2）；為解析激素信號調(diào)控果實碳水化合物代謝提供了新的理論依據(jù)，同時為蘋果分子育種提供全新靶點；即抑制 MdERF17/MdbHLH149或增強 MdAMY1可培育更甜果實，反之可延長貯藏期。

圖2乙烯信號調(diào)控蘋果果實淀粉降解的分子模型

山東農(nóng)業(yè)大學園藝科學與工程學院碩士研究生肖凡和生命科學學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立通訊作者。該研究在泰山學者特聘專家、國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金面上項目、山東省重點研發(fā)計劃和山東省博士后創(chuàng)新種子培養(yǎng)計劃等項目資助下完成。

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波