沈阳农业大学李天来院士团队揭示SlSWEET7a 和SlSWEET14调控番茄果实中糖的运输和储存

番茄是研究肉质果实的一个重要的模式植物，具有重要的经济价值。糖，尤其果糖和葡萄糖，是番茄果实品质的重要决定因子。因此，糖的运输和储存对番茄品质的改善具有重要的意义。然而，叶片合成的糖通过长距离运输到果实并在果实中完成卸载，定位于质膜上的糖转运体在这一过程中扮演着极其重要的作用。SWEETs是目前得到广泛的关注的一类不依赖能量和pH的糖转运体，在植物的重要生理过程中扮演着重要的作用，例如植株的生长以及花、花粉、蜜腺发育、韧皮部的装载和卸载等。然而，该类转运体在番茄中的生理功能尚不清楚，因此对该类转运体在番茄中进行研究，筛选与鉴定出果实特异表达的SWEETs，对提高番茄品质具有重要的理论意义与指导价值。

近日，Horticulture Research在线发表了教育部设施园艺重点实验室、沈阳农业大学李天来院士研究团队题为Plasma membrane-localized SlSWEET7a and SlSWEET14 regulate sugar transport and storage intomato fruits的研究论文。

本研究首先对番茄中29个SWEETs家族成员在Micro-Tom 果实中进行了定量分析，发现SlSWEET7a 和SlSWEET14在这些成员中具有相对较高的果实特异性表达。随后，研究者对SlSWEET7a 和SlSWEET14进行了详细的时空表达模式的分析，发现它们在果实中尤其在维管束中具有较高的表达。进一步的亚细胞定位分析发现，SlSWEET7a 和SlSWEET14均为质膜定位的糖转运体。因此推测，SlSWEET7a 和SlSWEET14可能参与番茄果实中糖的卸载。

Fig.3 Analysis of the subcellular localizationof SlSWEET7a and SlSWEET14.

 此外，底物特异性分析结果表明，SlSWEET7a 和SlSWEET14不仅转运己糖，也可以转运蔗糖，进一步表明了SlSWEET7a 和SlSWEET14可能在番茄果实中糖的运输中扮演着重要的角色。

Fig. 4 Analysis of the transport activity of SlSWEET7a and SlSWEET14 in yeastcells.

为了进一步探索SlSWEET7a 和 SlSWEET14在番茄果实中糖的运输和储存上的功能，研究者分别获得了RNAi介导的SlSWEET7a 和SlSWEET14的沉默株系，通过对沉默株系中可溶性糖含量的分析，发现相比于WT，沉默株系果实中果糖和葡萄糖的含量显著增加，转化酶活性和蔗糖代谢相关基因表达增加，揭示了SlSWEET7a 和 SlSWEET14在调控番茄果实己糖积累中的重要作用。此外研究还发现糖分和激素能够调控SlSWEET7a 和 SlSWEET14的表达，进而对番茄植株株高有显著影响。

Fig. 6 Sugar concentrations in wild -type and RNAi lines.

本研究结果丰富了SWEETs成员在番茄尤其是果实中的功能，同时为提高番茄果实中糖含量进而提高番茄果实品质提供了一个潜在的思路。

 沈阳农业大学园艺学院李天来院士给与指导，姜晶教授和刘欣老师为本论文的共同通讯作者，博士研究生张新圣和冯超阳为本论文的共同第一作者，硕士研究生王满宁参加了部分实验。该研究得到国家重点研发计划(2019YFD100030)和国家自然科学基金(No.31372054)项目的资助。

文章链接：

https://www.nature.com/articles/s41438-021-00624-w

来源：植物科学最前沿