本科毕业于山东农业大学,博士毕业于中国农业大学,中国农大教授以通讯作者在1区Top期刊发表研究成果

近日，中国农业大学李冰冰课题组在《Plant Biotechnology Journal》期刊发表题为“FvMAPK6-Mediated FvMYB44s/FvSWEET1 Dual-Layer Regulation Modulates Sugar Accumulation in Strawberry Fruit, With FvSPS3 Enabling Quality–Yield Balance”的研究论文。中国农业大学园艺学院博士生冯倩倩为该论文第一作者，中国农业大学园艺学院李冰冰教授为通讯作者。

研究团队以二倍体草莓（F. vesca cv. Ruegen）为材料，创制了FvMAPK6稳定过表达转基因株系（FvMAPK6-OE）和CRISPR/Cas9介导的基因编辑转基因株系（Fvmapk6-cr）。结合果实的成熟进程观察和生理生化指标检测发现，与野生型（WT）相比，FvMAPK6-OE果实的花青素积累显著加速，葡萄糖、果糖、蔗糖三类可溶性糖的积累模式与花青素一致；而Fvmapk6-cr果实的花青素与可溶性糖积累均显著延迟。

为进一步阐明FvMAPK6介导FvMYB44磷酸化的生物学意义，作者研究了FvMAPK6对FvMYB44.1和FvMYB44.2蛋白水平及转录活性的影响。半体外蛋白降解试验表明，FvMAPK6可显著促进FvMYB44.1和FvMYB44.2通过蛋白酶体途径降解；内源蛋白检测发现，FvMYB44.1在果实成熟过程中蛋白水平持续下降，且在FvMAPK6-OE果实中显著降低，在Fvmapk6-cr果实中显著升高，与蛋白降解结果一致。进一步通过草莓果实内源转录报告试验发现，FvMAPKK4–FvMAPK6磷酸化级联可分别通过磷酸化FvMYB44.1和FvMYB44.2的Ser62和Ser226位点，部分解除其对下游靶基因的转录抑制作用。

除了通过磷酸化转录因子来调控下游结构基因的表达外，蛋白激酶还可直接磷酸化功能蛋白以发挥其生物学功能。作者对FvMAPK6转基因果实进行了磷酸化蛋白质组学分析，发现，FvSWEET1的磷酸化水平发生显著变化。且FvSWEET1是SWEET家族中表达量最高的成员，其表达也受FvMAPK6显著调控。通过制备FvSWEET1抗体，进行蛋白水平检测显示：与野生型相比，FvMAPK6显著促进FvSWEET1蛋白积累，这与FvMAPK6通过调控FvMYB44.1解除其对下游靶基因FvSWEET1的抑制结果一致。己糖/糖转运缺陷型酵母菌株中异源表达FvSWEET1及烟草原生质体定位结果表明，FvSWEET1为质膜己糖转运蛋白。此外，在烟草叶片和草莓果实中均检测到FvMAPK6与FvSWEET1的相互作用。随后作者探究了FvMAPK6对FvSWEET1磷酸化介导的调控机制。Phos‑tag试验显示，FvSWEET1的磷酸化水平受到FvMAPK6显著调控。将FvSWEET1 C端第223位丝氨酸（Ser‑223）磷酸化位点分别突变为天冬氨酸（D，模拟磷酸化形式）和丙氨酸（A，非磷酸化形式）。与FvSWEET1相比，FvSWEET1D突变体的葡萄糖转运活性增强，而FvSWEET1A突变体转运活性减弱。

超表达FvMAPK6虽能显著提高草莓果实含糖量，但会导致植株矮化、产量下降；相反，Fvmapk6-cr双等位突变体植株的生长势与产量均高于野生型。上述结果表明，FvMAPK6通过多效性作用调控生长/产量与果实品质之间的权衡关系，直接调控其表达无法实现品质与产量的协同提升。为规避这一权衡矛盾，作者在FvMAPK6调控网络中，筛选出果实中高表达、且与蔗糖积累直接相关的下游特异靶基因FvSPS3。创制FvSPS3超表达株系后发现，该株系植株形态与结果性状均与野生型无显著差异，但其果实中花青素与糖分积累均显著加快；进一步在商品成熟期（花青素含量一致）果实中检测发现，FvSPS3‑OE果实的含糖量显著高于野生型。

蔗糖激活的FvMAPK6调控草莓果实中糖分与花青素积累的模型