研究揭示氫離子焦磷酸化酶調控甘薯品質和產量的作用機理

（2021.2.4 中國科學院）

近期，中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員張鵬課題組在Horticulture Research上，在線發表了題為The H+-pyrophosphatase IbVP1 regulates carbon flux to influence the starch metabolism and yield of sweet potato的研究成果。該研究首次發現H+-焦磷酸化酶IbVP1的表達可顯著提高甘薯塊根淀粉品質及產量。

甘薯儲藏根是光合同化物和能量積累的重要地下庫器官，其淀粉代謝水平決定淀粉含量和產量，同時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現，甘薯氫離子焦磷酸化酶（IbVP）在促進礦質元素吸收和纖維根生長方面發揮重要作用（Fan et al.，2017），通過根際酸化增強鐵的獲取，加強甘薯植株碳水化合物代謝水平。該研究進一步發現，過表達IbVP1基因提高了甘薯葉片的光合能力及蔗糖含量;利用13C標記的蔗糖飼喂，證實可促進韌皮部裝載和蔗糖長距離運輸，提高了碳流分配能力;在儲藏根中，淀粉合成酶AGPase、GBSSI、SSI等基因表達水平和酶活上調，淀粉合成能力提升，直鏈淀粉及總淀粉含量增加，導致淀粉理化特性也發生明顯變化。該研究系統揭示了VP1基因在優化甘薯“源-庫”關系中的重要作用，通過Pi離子和氫質子的“陰-陽”雙調節，提高了甘薯產量和品質。

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。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金等的支持。