桃果实中bZIP亚组I转录因子PpbZIP18调控蔗糖积累的分子机制

本研究揭示了桃果实中bZIP亚组I转录因子PpbZIP18通过激活蔗糖合成基因PpSuSy1和液泡膜糖转运蛋白基因PpST1的表达，促进蔗糖积累的新机制。研究人员发现ABA信号通过PpABF5/PpNAC73复合体激活PpbZIP18转录，首次阐明了bZIP亚组I和pGlcT/SGB1亚家族在糖代谢中的作用，为果实品质改良提供了新靶点。

　　

甜蜜的奥秘：桃果实蔗糖积累的分子开关
在温带地区广泛栽培的桃(Prunus persica)以其甜美多汁的果实深受喜爱，而蔗糖含量是决定风味品质的关键指标。然而，果实糖分积累的调控机制长期以来是未解之谜。虽然已知bZIP转录因子(TF)的A和S亚组参与糖代谢调控，但bZIP亚组I成员是否参与这一过程仍属空白。更引人注目的是，桃果实中蔗糖占总糖比例高达80%，其合成与转运的协同调控机制亟待揭示。

中国农业科学院的研究团队通过基因组分析发现，位于6号染色体3.06 Mb的PpbZIP18基因与已知控制可溶性固形物的数量性状位点(QTL)重叠。转录组数据显示该基因表达与蔗糖(r=0.89)和总糖(r=0.92)积累高度相关。研究人员采用瞬时转化、酵母功能互补、酵母单杂交(Y1H)和电泳迁移率变动分析(EMSA)等技术，结合番茄异源过表达实验，系统解析了PpbZIP18的调控网络。

PpbZIP18调控蔗糖特异性积累
研究发现PpbZIP18在桃果实中过表达或沉默仅影响蔗糖而非己糖含量。亚细胞定位显示其同时存在于细胞核和质膜，暗示其可能具有双重功能。通过共表达分析鉴定出两个关键靶基因：蔗糖合成酶基因PpSuSy1和推测的质体葡萄糖转运蛋白/G蛋白β1抑制子(PpST1)。酵母功能实验证实PpST1具有转运蔗糖和己糖的双重能力，但在桃果实中仅调控蔗糖积累，这与桃以蔗糖为主导糖分的特性相符。

ABA-PpABF5/PpNAC73-PpbZIP18级联调控
不同于典型ABA信号元件ABRE调控的亚组A bZIP，PpbZIP18启动子缺乏ABRE元件。研究人员发现NAC家族成员PpNAC73通过结合SNBE motif激活PpbZIP18转录，且PpNAC73表达与ABA处理呈正相关。进一步研究发现PpABF5（而非PpABF3）能与PpNAC73协同激活PpbZIP18启动子，这种NAC与ABF的互作模式在ABA诱导糖积累中属首次报道。

双靶点协同调控机制
PpbZIP18通过识别PpSuSy1和PpST1启动子的AGCTGT/G motif激活其转录。值得注意的是，这两个靶基因启动子同时含有SNBE和ABRE元件，使得PpNAC73和PpABF5能绕过PpbZIP18直接激活其表达，形成多层次调控网络。这种"转录因子-合成酶-转运蛋白"的三元调控模块，完美解释了桃果实成熟期ABA含量激增与蔗糖快速积累的时空一致性。

该研究不仅首次揭示了bZIP亚组I在糖代谢中的功能，还发现了pGlcT/SGB1亚家族成员PpST1的蔗糖转运活性，为理解植物糖分区隔化储存提供了新视角。建立的ABA-PpABF5/PpNAC73-PpbZIP18-PpSuSy1/PpST1信号通路，为分子设计育种改良果实品质提供了多个可操作靶点。相关成果发表于《Molecular Horticulture》，为激素-糖代谢互作研究开辟了新方向。