山农大****PLOS遗传学新成果

　　

生物通报道：山东农业大学园艺科学与工程学院的郝玉金教授带领的课题组发现，苹果己糖激酶MdHXK1——一种葡萄糖感受器，参与探测外源葡萄糖，并调节花青素的生物合成。这一研究结果发表在8月25日的国际著名遗传学期刊《PLOS Genetics》。

郝玉金教授是教育部“****”特聘教授，国家杰出青年科学基金获得者，国家百千万人才工程国家级人选，国家有突出贡献中青年专家，教育部“****和创新团队发展计划”创新团队带头人，山东省“泰山学者”特聘教授，山东省现代农业产业技术体系水果创新团队岗位专家。曾先后在北京大学、日本果树研究所（筑波）和美国加州大学河滨分校从事博士后研究。研究方向为果树分子生物学与生物技术，已发表论文90余篇，其中SCI论文60余篇，副主编或参编著作4部。相关阅读：2013年国家杰青基金申请人名单（生物类）；2015年创新人才推进计划入选名单公布。

在许多植物物种中，葡萄糖可诱导花青素的积累，但是，在这个过程中所涉及的分子机制在很大程度上仍然是未知的。在这项研究中，研究人员发现，苹果己糖激酶MdHXK1——一种葡萄糖传感器，参与探测外源葡萄糖，并调节花青素的生物合成。在体外和体内的实验表明，MdHXK1可直接与一个花青素相关的bHLH转录因子（TF）MdbHLH3相互作用，并在其Ser361位点将其磷酸化，以响应对葡萄糖。

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此外，hexokinase_2结构域和信号肽，对于MdHXK1介导的MdbHLH3磷酸化，都是至关重要的。此外，磷酸化修饰可稳定MdbHLH3蛋白，并增强花青素生物合成基因的转录，从而增加花青素的生物合成。最后，在苹果愈伤组织和果实中进行的一系列转基因分析表明，MdHXK1可通过调节MdbHLH3，至少部分地控制着葡萄糖诱导的花青素积累，即使不太完全。总的来说，这些研究结果对于“葡萄糖传感器HXK1调节花青素积累的机制”，提供了新的见解，这是通过直接调控植物中花青素相关bHLH转录因子以响应葡萄糖信号，而发生的。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Glucose Sensor MdHXK1 Phosphorylates and Stabilizes MdbHLH3 to Promote Anthocyanin Biosynthesis in Apple
Abstract: Glucose induces anthocyanin accumulation in many plant species; however, the molecular mechanism involved in this process remains largely unknown. Here, we found that apple hexokinase MdHXK1, a glucose sensor, was involved in sensing exogenous glucose and regulating anthocyanin biosynthesis. In vitro and in vivo assays suggested that MdHXK1 interacted directly with and phosphorylated an anthocyanin-associated bHLH transcription factor (TF) MdbHLH3 at its Ser361 site in response to glucose. Furthermore, both the hexokinase_2 domain and signal peptide are crucial for the MdHXK1-mediated phosphorylation of MdbHLH3. Moreover, phosphorylation modification stabilized MdbHLH3 protein and enhanced its transcription of the anthocyanin biosynthesis genes, thereby increasing anthocyanin biosynthesis. Finally, a series of transgenic analyses in apple calli and fruits demonstrated that MdHXK1 controlled glucose-induced anthocyanin accumulation at least partially, if not completely, via regulating MdbHLH3. Overall, our findings provide new insights into the mechanism of the glucose sensor HXK1 modulation of anthocyanin accumulation, which occur by directly regulating the anthocyanin-related bHLH TFs in response to a glucose signal in plants.