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学术资讯

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。