研究揭示葡萄漿果糖積累的分子調控機制

果實糖積累決定甜度和風味，影響次生代謝和抗逆性能。肉質果實通過韌皮部篩管-伴胞復合體將光合葉片中的糖長距離運輸至漿果，并在漿果維管束韌皮部伴胞卸載，最終將糖貯存于中果皮細胞液泡中。

糖轉運蛋白介導果實糖積累。目前，不同類型糖轉運蛋白的功能已在多種植物的源器官中得到較深入的研究，而果實中糖轉運蛋白參與糖積累的背后分子機制卻少有系統解析，且果實發育過程中糖轉運蛋白的動態轉錄調控機制未見報道。葡萄果實的高糖含量經過數千年馴化，使其成為探討植物碳匯能力的潛在模式器官。

中國科學院植物研究所團隊以葡萄為研究對象，探究了糖轉運蛋白VvSWEET15功能及其轉錄調控機制，揭示了轉錄因子VvERF105和VvNAC72在漿果成熟過程中如何協同調控VvSWEET15的時空表達。研究表明，VvSWEET15在轉色階段高度表達，促進己糖在漿果中的快速積累。VvERF105作為抑制因子，在轉色前結合啟動子上的LTR核心元件，抑制VvSWEET15的表達，從而限制己糖積累；而VvNAC72則在轉色后通過結合啟動子中的CACATG元件激活VvSWEET15的表達，加速糖分積累。這種轉錄激活與抑制的動態平衡精確調控了葡萄果實的糖代謝，為高糖積累提供了保障。

進一步，研究利用葡萄果實的瞬時遺傳轉化和穩定遺傳轉化番茄驗證VvSWEET15功能。研究確認了VvSWEET15在促進葡萄糖和果糖積累中的關鍵作用，發現了VvSWEET15的過表達顯著提高了番茄果實中葡萄糖和果糖含量，為VvSWEET15在多種作物中的應用奠定了基礎。同時，外源葡萄糖和果糖處理明顯增強了VvSWEET15表達，表明糖水平可能反饋調節VvSWEET15基因的表達，優化糖積累過程。VvSWEET15在擬南芥、水稻和柑橘等模式植物和經濟作物中的同源基因轉運蔗糖，而VvSWEET15在葡萄中主要轉運己糖。這一差異或反映了SWEET家族基因在植物進化過程中功能的多樣化。

上述研究為解析葡萄漿果中高己糖積累的機制提供了重要線索，并為果實品質改良提供了理論依據。通過對轉錄調控因子及糖運輸基因的調控，有望開發出高糖優質果實新品種，為開發適應性更強、品質更高的作物品種開辟新途徑。

12月18日，相關研究成果在線發表在《植物細胞》（The Plant Cell）上。研究工作得到國家自然科學基金和國家重點研發計劃等的支持。