科学家揭示苹果酸积累和液泡酸化调控新机制

山东农业大学MdBT2行动模型图

4月2日，《植物生理学》杂志在线发布了山东农业大学作物生物学国家重点实验室郝教授团队的最新成果。他们揭示了苹果蛋白MdBT2如何响应硝酸盐调节苹果酸积累和液泡酸化的分子机制。

郝玉瑾在接受《中国科学报》采访时表示，有机酸的种类和含量及其与糖的比例直接影响水果的风味和加工品质，是果树遗传改良和栽培控制的重要目标性状。苹果酸是苹果果实中最重要的有机酸。苹果酸在果肉细胞的细胞质中被同化，并在液泡中积累。

郝团队长期从事苹果果实品质形成与调控的研究，在光、温、水肥等栽培因子对果实品质调控机理的研究方面积累了十余年的经验。他们在苹果酸的合成、代谢、储存、运输和调节方面取得了一系列成就。近年来，发现MYB转录因子如多药耐药基因B1和多药耐药基因B73在调节苹果酸积累中具有重要作用。这些论文发表在学术期刊上，如《植物生理学》和《植物杂志》。

在生产中，不仅温度等环境因素影响苹果酸的积累，而且肥料和水分对苹果酸的积累也有很大的影响。近年来，果农片面追求产量。过量施用化肥导致了非常严重的水果品质下降问题。然而，由于水果品质形成和控制的基础研究滞后，缺乏原有成果的理论支持，成为研究和开发提高品质和效率的新技术的“症结”。

郝玉瑾说，该小组先前的研究发现，多溴联苯醚是一种重要的蛋白质，能够对各种环境信号做出反应，并能与目标蛋白质相互作用。然后，通过提高CUL3蛋白复合物或特异性E3泛素连接酶来调节靶蛋白的丰度或活性，从而使靶蛋白泛素化。例如，MdBT2可以通过MdMYB1、MdMYB73和其他蛋白质调节水果的颜色、酸度和其他品质性状。

在这篇发表的论文中，该团队发现MdCIbHLH1可以通过与MdMYB73蛋白的相互作用来调节苹果酸的积累，揭示了一种新的苹果酸积累的转录调节方式。郝介绍，MDLBHLH 1是低温响应因子ICE1的同源蛋白，该调控途径解释了温度影响苹果酸积累的调控途径。

本研究由国家重点研发计划项目“水果品质形成与调控(2018YFD1000200)”资助，是“主要经济作物优质高产与科技创新促进产业品质提升与效率提升”专项的基础研究项目。郝是项目负责人。该项目团队整合了全国23个科研单位的水果质量研发团队。近两年来，项目组在果实颜色、糖酸、香气、质地、采后品质性状的形成和控制机制等方面取得了许多理论成果。在此基础上，项目团队正在开发新技术来提高质量和效率。