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桃生物学与种质资源创新团队谭彬/冯建灿教授团队在Horticulture Advances发表题为“Two vacuolar proton pumps,PpVHA-c1andPpVHA-c3, contribute to malate accumulation in peach fruit (Prunus persica)”的研究论文,解析了两个质子泵基因PpVHA-c1和PpVHA-c3在桃果实苹果酸积累中的功能。
桃因其独特的风味,深受消费者喜爱。苹果酸不仅作为初生代谢物参与三羧酸循环,也直接影响果实的酸甜品质。桃为典型的苹果酸型果实,苹果酸含量占总有机酸的70%以上,苹果酸随果实发育表现出逐渐下降的趋势。V-型质子泵在有机酸积累中发挥着重要作用,但是否参与桃果实中苹果酸积累,有待探究。因此,阐明桃果实发育过程中V-型质子泵参与苹果酸积累的调控机制,对果实风味品质提升具有重要的指导作用。
本研究系统解析了‘中油桃14’基因组中V-型质子泵(PpVHA)家族的的生物信息学分析,以‘中油桃14’不同组织转录组数据为基础,对PpVHA基因结构注释进行了纠正,校正了3个基因的编码结构(图1)。以‘中油桃14’和‘黄水蜜’桃为试材,通过转录组与苹果酸含量相关性分析,明确了桃PpVHA基因家族的时空表达模式,发现PpVHA-c1和PpVHA-c3表达量与苹果酸含量正相关。为验证其功能,在‘春美’和‘金辉’桃果实中瞬时超表达PpVHA-c1和PpVHA-c3,显著提升桃果实中苹果酸含量;在烟草中异源超表达也显著提高苹果酸含量。而在‘玉美人’桃果实中瞬时沉默,则导致苹果酸含量显著降低(图2)。以上实验结果表明PpVHA-c1和PpVHA-c3在桃果实苹果酸积累中发挥着重要作用。为进一步探究潜在调控PpVHA-c1和PpVHA-c3表达的转录因子,基于转录组数据和RT-qPCR初步分别鉴定出2个和3个具有潜在调控作用的转录因子。

图1基于转录组数据的桃PpVHA基因结构校正

图2桃PpVHA-c1和PpVHA-c3基因在桃和烟草中瞬时表达的功能验证
本研究阐明了桃PpVHA-c1和PpVHA-c3基因在苹果酸积累中具有正向调控作用,通过增强或抑制其表达,调控果实中苹果酸含量,进而改善桃果实的风味品质。该研究为改善或调控果实风味品质性状提供理论基础和基因资源。
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博士生冯贝贝和硕士生刘勤琪为该论文第一作者,张海朋副教授、冯建灿教授和谭彬教授为该论文通讯作者。该研究由河南省重点研发计划(251111112900)、国家自然科学基金(32102329)、河南省大宗水果产业技术体系(HARS-22-09-G1)、台湾av女优
青年英才项目(30501339)及河南省科协青年人才托举项目(2024HYTP039)的资助。
论文链接:Https://doi.org/10.1007/s44281-026-00108-8