近日,山東農業大學教授郝玉金課題組對干旱環境條件下蘋果果實內糖積累增加的分子機制進行研究,*揭示了蘋果鈣依賴蛋白激酶22調控蔗糖轉運蛋白2.2的機制及其在干旱環境下的作用。該研究成果發表在國際知名學術刊物《植物生物技術期刊》上。
蔗糖是植物應對旱澇、鹽堿等生長環境的重要調節物質,在果樹和其它果實作物生產中,適度干旱、鹽等環境調節下能夠促進果實中的糖積累,提高果實的風味品質。
學者們前期的研究發現,蔗糖在植物體內的運輸主要依賴于蔗糖轉運蛋白(SUTs)。同時,旱澇、鹽堿等生長環境下通常也會引起植物細胞內游離鈣離子濃度增加,進而引起鈣調磷酸酶B類似蛋白(CBL)的變化,使其與鈣依賴蛋白激酶(CIPK)形成CBL-CIPK系統,從而調節鈣依賴蛋白激酶所催化的蛋白質磷酸化過程,*終調節植物體內有關生理生化反應以應對外界環境的變化。然而,鈣依賴蛋白激酶是否以及如何在干旱環境中調節糖積累,這些問題尚不清楚。
郝玉金團隊長期從事蘋果果實品質形成與調控方面的課題研究,在之前開展的研究中創新性地揭示了蘋果鈣依賴蛋白激酶22在果樹適應干旱環境過程中發揮關鍵作用,同時也發現蔗糖轉運蛋白2.1和2.2也是蘋果果實糖積累及應對不良生長環境條件的重要影響因子。在這次試驗研究中,該課題組又*以蘋果蔗糖轉運蛋白2.2基因和鈣依賴蛋白激酶22為研究內容,進行了兩者蛋白相互作用和磷酸化試驗,并利用質譜鑒定了蔗糖轉運蛋白2.2的特異性磷酸化位點。
研究結果表明,在干旱環境下,蘋果蔗糖轉運蛋白2.1和2.2基因的表達水平比正常環境條件下明顯增加,并且蔗糖轉運蛋白2.2基因過量表達促進了糖的積累,同時其蛋白結構中Ser381位點發生磷酸化,提高了蘋果的耐旱性。該課題組科研人員在進一步的研究中還發現,干旱環境條件下,蘋果鈣依賴蛋白激酶22是蔗糖轉運蛋白2.2結構位點磷酸化所必需的,兩者相互作用增加了蘋果對干旱的抗性。
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