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近期，中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員張鵬課題組在Horticulture Research上，在線發(fā)表了題為T(mén)he H+-pyrophosphatase IbVP1 regulates carbon flux to influence the starch metabolism and yield of sweet potato的研究成果。該研究首次發(fā)現(xiàn)H+-焦磷酸化酶IbVP1的表達(dá)可顯著提高甘薯塊根淀粉品質(zhì)及產(chǎn)量。
甘薯儲(chǔ)藏根是光合同化物和能量積累的重要地下庫(kù)器官，其淀粉代謝水平?jīng)Q定淀粉含量和產(chǎn)量，同時(shí)也受到地上部分源器官（葉片）糖分輸出能力的影響。該課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，甘薯氫離子焦磷酸化酶（IbVP）在促進(jìn)礦質(zhì)元素吸收和纖維根生長(zhǎng)方面發(fā)揮重要作用（Fan et al., 2017），通過(guò)根際酸化增強(qiáng)鐵的獲取，加強(qiáng)甘薯植株碳水化合物代謝水平。該研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，過(guò)表達(dá)IbVP1基因提高了甘薯葉片的光合能力及蔗糖含量；利用13C標(biāo)記的蔗糖飼喂，證實(shí)可促進(jìn)韌皮部裝載和蔗糖長(zhǎng)距離運(yùn)輸，提高了碳流分配能力；在儲(chǔ)藏根中，淀粉合成酶AGPase、GBSSI、SSI等基因表達(dá)水平和酶活上調(diào)，淀粉合成能力提升，直鏈淀粉及總淀粉含量增加，導(dǎo)致淀粉理化特性也發(fā)生明顯變化。該研究系統(tǒng)揭示了VP1基因在優(yōu)化甘薯“源-庫(kù)”關(guān)系中的重要作用，通過(guò)Pi離子和氫質(zhì)子的“陰-陽(yáng)”雙調(diào)節(jié)，提高了甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)。
博士范維娟為論文第一作者，張鵬和副研究員王紅霞為論文的共同通訊作者。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等的支持。
甘薯過(guò)表達(dá)VP1促進(jìn)儲(chǔ)藏根產(chǎn)量和改善淀粉品質(zhì)。VP1促進(jìn)光合同化物動(dòng)員及淀粉合成（a-e），實(shí)現(xiàn)Pi離子和氫質(zhì)子的“陰-陽(yáng)”雙調(diào)節(jié)（f），改善甘薯“源-庫(kù)”關(guān)系
