近日，华中农业大学园艺林学学院别之龙教授和成金桃副教授团队在Plant Physiology杂志在线发表了题为“The hexose transporters CsHT3 and CsHT16 regulate postphloem transport and fruit development in cucumber”的研究论文，揭示了H+/己糖同向运输蛋白CsHT3/16通过参与黄瓜果实韧皮部糖后运输及分配，从而影响黄瓜果实发育的分子机制。
葡萄糖等己糖在植物细胞中既可以作为能量物质，又可以作为信号物质来调节植物的生长发育，植物细胞中往往有多个己糖转运蛋白进行分工协作，共同维持细胞质内葡萄糖等己糖的平衡和营养供应。该研究分析了黄瓜果实中可能参与韧皮部质外体卸载后运输的H+/己糖同向运输蛋白基因的表达、组织定位、亚细胞定位以及糖的转运活性，结果发现CsHT3、CsHT12和CsHT16 这3 个己糖转运蛋白在黄瓜果实中的相对表达量较高，组织化学定位和亚细胞定位结果显示这3个蛋白都定位在韧皮部薄壁细胞的细胞质膜上，进一步在酵母中进行异源功能分析发现它们具有较高的葡萄糖、果糖、半乳糖和甘露醇等己糖转运活性。黄瓜转基因功能分析结果显示单独敲除CsHT16的表达使黄瓜果实变得短粗，但不影响产量。
转录组分析发现该基因功能的缺失引起了果实内部多个与细胞伸长相关基因（XTH，木聚糖内转糖基酶/水解酶基因）的表达量显著下调，而生长素合成等与细胞分裂膨大相关的基因表达量普遍显著上升，从而使得黄瓜果实细胞的横、纵茎长度发生变化，这可能是由于CsHT16功能的缺失引起果实细胞内部糖信号发生变化从而改变细胞内部的激素信号引起的。研究发现同时下调CsHT3、CsHT12和CsHT16的表达则会抑制果实的发育和膨大，而过表达CsHT3则可以促进果实的膨大，表明这些基因的功能可能主要协同完成黄瓜果实膨大期对葡萄糖等己糖作为能源物质的需求。
图1 敲除 CsHT16 基因后，黄瓜果实变得短粗
华中农业大学别之龙教授和成金桃副教授为本文的通讯作者，成金桃副教授和已毕业博士文苏莹为为论文共同第一作者。德国莱茵普法尔茨州凯泽斯劳滕-兰道工业大学（RPTU）大学的Neuhaus H. Ekkehard教授也参与了文章的撰写和修订。该研究得到国家自然科学基金(31972435 and 31601774)、湖北省自然科学基金创新群体（2019CFA017）、中央高校基本科研业务费（2662023YLPY008）以及果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室的资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plphys/kiae597
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