我國蘋果栽培面積、總產量、人均占有量與出口量均居世界第一，已經成為世界上最大的蘋果生產和消費國，但平均單位面積產量及果品質量等方面與國外相比，還存在一定差距。蘋果果實酸度是至關重要的品質性狀，酸度的高低會直接影響果實的風味和加工品質，一直是果樹遺傳改良的重要目標性狀。蘋果果實中含有大量的有機酸。目前，在蘋果果實中已檢測出16種有機酸，其中蘋果酸是最主要的有機酸，占到總酸量的80%以上，直接決定果實的酸度，對果實的風味影響巨大。在蘋果果實中，蘋果酸的合成主要在細胞質中通過三羧酸途徑合成。蘋果酸的合成受多因素（如溫度、礦物營養(yǎng)的缺乏、干旱及鹽脅迫等）的影響，然而對蘋果果實酸代謝的轉錄調控的研究，迄今還比較少。因此，鑒定調控蘋果果實酸度的轉錄因子，揭示轉錄因子調控蘋果果實酸度的分子機理，進而拓展人們對轉錄調控果實酸度的理論認識，也為果樹分子育種及果實品質改良提供理論支撐。

近日，山東農業(yè)大學郝玉金教授團隊在《Plant Biotechnology Journal》上在線發(fā)表了題為“The apple bHLH transcription factor MdbHLH3 functions in determining the fruit carbohydrates and malate”的研究工作。報道了堿性螺旋-環(huán)-螺旋bHLH轉錄因子MdbHLH3在調控蘋果果實品質方面的功能。

研究人員以蘋果（Malus domestica Borkh）為研究材料，發(fā)現(xiàn)堿性螺旋-環(huán)-螺旋bHLH轉錄因子MdbHLH3調控蘋果果實中蘋果酸和碳水化合物的積累。生化分析表明，MdbHLH3直接結合MdcyMDH基因的啟動子（MdcyMDH編碼蘋果胞質型NAD-依賴的蘋果酸脫氫酶），激活其轉錄表達，從而促進蘋果酸在蘋果果實中的積累。此外，MdbHLH3基因的過表達增加了蘋果葉片的光合能力和碳水化合物水平，通過調節(jié)碳水化合物從源（葉片）到庫（果實）的分配，也增強了果實中碳水化合物的積累?？偟膩碚f，本研究為bHLH轉錄因子MdbHLH3直接調控蘋果酸脫氫酶MdcyMDH基因的表達，協(xié)調蘋果糖在蘋果中的分配和蘋果酸的積累，從而調節(jié)蘋果果實品質的機制提供了新的見解。值得一提的是，郝玉金教授團隊前期的研究已經鑒定了MdbHLH3基因作為一個功能的多面手，可調控蘋果果皮的色澤（Xie，et al.，2012;Plant Cell and Environment）、果實的酸度（Hu et al.，2016;Plant Physiology），果實的成熟（Hu et al.，2019）和葉片衰老（Hu et al.，2020;Horticulture Research）。本研究是對該基因多功能調控的進一步補充。

本研究在山東農業(yè)大學生物學國家重點實驗室和園藝科學與工程學院完成，博士二年級學生于建強為該論文的第一作者，郝玉金教授和胡大剛副教授為本論文并列通訊作者，相關工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然基金、農業(yè)部專項資金和南京農業(yè)大學作物遺傳與種質創(chuàng)新國家重點實驗室開放課題資金的資助。郝玉金教授是“國家杰出青年”獲得者和“長江學者特聘教授”，胡大剛副教授主要研究方向為蘋果果實品質形成、保持與調控。其課題組長期從事蘋果果實品質形成與調控及砧木抗性等方面的研究。