PPB|贵州省农业科学院郑乾明团队揭示糖转运蛋白HpTST1调控火龙果果实可溶性糖积累

2025年7月8日，贵州省农业科学院贵州省果树科学研究所/农业农村部喀斯特山区作物基因资源与种质创新重点实验室郑乾明团队在Plant Physiology and Biochemistry在线发表了题为“Functional characterization of tonoplast sugar transporter gene HpTST1 involved in soluble sugars accumulation during fruit development process of red pitaya (Hylocereus polyrhizus)”的研究论文。

该研究揭示了糖转运蛋白HpTST1在火龙果果实可溶性糖积累中的生理功能，为了解果实可溶性糖积累及果实风味和品质调控提供了指导。

研究背景

火龙果果实发育和成熟期间，葡萄糖和果糖含量持续上升，肌醇和蔗糖保持相对不变。葡萄糖和果糖是成熟果实主要的可溶性糖类别，分别占总糖含量的 48.56%和 37.25%。果实发育和成熟期间，HpTST1显著上调表达，HpTST2.1、HpTST2.2 和 HpTST3表达量低且无明显变化（图1）。HpTST1是成熟果实中表达的主要TST成员，与果实可溶性糖积累高度相关。

HpTST1启动子并连接报告基因在拟南芥表达，在子叶和胚根，幼苗子叶、叶脉、维管组织和根尖，植株莲座叶、萼片、花药和雌蕊柱头等检测到表达（图2）。HpTST1在源库组织及不同发育阶段均表达，说明其广泛参与碳代谢、能量或信号分子的提供。

在拟南芥和烟草叶肉细胞的亚细胞定位均表明HpTST1蛋白定位于液泡膜，在酵母表达证明HpTST1主要分布于液泡膜和液泡腔内，少量定位于质膜。在酵母糖吸收缺陷菌株表达证明HpTST1具有葡萄糖和果糖、葡萄糖类似物2-脱氧-D-葡萄糖的转运活性（图3），还具有蔗糖及其荧光类似物七叶苷的转运活性（图4）。

草莓果实瞬时表达表明HpTST1促进果实葡萄糖、果糖和蔗糖积累。在番茄植株表达，获得表达HpTST1的T2代转基因植株。转基因植株的高度显著增高，开花提早，成熟果实质量显著增加23.8%，可溶性固形物含量增加22.7%；叶片果糖、葡萄糖和蔗糖含量分别提高125.1%、136.4%和16.0%；果实果糖和葡萄糖含量分别提高35.6%和44.3%，蔗糖含量无显著差异（图5）。

研究结论与意义

研究团队

贵州省农业科学院贵州省果树科学研究所/农业农村部喀斯特山区作物基因资源与种质创新重点实验室郑乾明博士为论文第一作者和通讯作者，王红林、晏霜、解璞和齐勇参与本研究。该研究获得国家自然科学基金（No.32060674）、贵州省科技计划项目（黔科合基础[2017]1178、黔科合平台人才-GCC[2022]025-1和黔科合服企[2024]003-1）的资助。