南京农业大学梨创新团队在Plant Biotechnology Journal发表研究,揭示了能量感受器PbSnRK1通过磷酸化转录因子PbTCP13,调控其与木质素合成激活因子PbMYB11的相互作用,构成受葡萄糖浓度精细调控的分子开关,为理解果树次生细胞壁代谢提供了新见解。
梨作为重要温带水果,亚洲梨占全球产量70%,但果肉中的石细胞影响口感。石细胞由薄壁细胞经次生细胞壁增厚和木质素沉积形成。研究发现,外源葡萄糖可剂量依赖性地促进梨愈伤组织和葡萄茎段的木质素积累,但植物细胞如何感知葡萄糖浓度变化并转化为木质素合成的转录指令,分子机制尚不清楚。
团队以浓度梯度葡萄糖处理梨果实愈伤组织,发现木质素含量随葡萄糖浓度升高呈剂量依赖性增加,在4%葡萄糖时达到峰值。对14个石细胞含量差异显著的梨品种进行全发育期追踪,发现木质素和石细胞含量呈单峰变化模式,而葡萄糖含量持续积累,二者呈显著负相关。
功能实验表明,PbSnRK1对木质素合成实行严格的葡萄糖浓度依赖性双向调控:在1%低糖条件下,过表达PbSnRK1促进木质素积累;在4%高糖条件下,效应完全反转。酵母双杂交等实验证实PbSnRK1与PbTCP13存在物理互作,且PbTCP13是木质素合成的负调控因子。