柑橘是我国及全球产量最高的水果，其风味和营养价值备受消费者青睐。其中果实甜度是影响消费者喜好和选择的重要因素。可溶性糖主要积累于柑橘果实液泡中，这一过程依赖于液泡膜定位的糖转运蛋白，但目前关于柑橘果实糖分累积的具体机制尚未完全了解。
近日，JIPB在线发表了华中农业大学园艺林学学院李春龙教授课题组题为“CBL1/CIPK23 phosphorylates tonoplast sugar transporter TST2 to enhance sugar accumulation in sweet orange (Citrus sinensis)”的研究论文 (https://doi.org/10.1111/jipb.13812)，论文揭示了CBL1/CIPK23-TST2模块响应钙信号通过调控液泡膜糖转运蛋白活性作用于柑橘果实糖积累的作用机制，为深入理解柑橘果实滋味品质形成及钙信号调控机理提供新的线索。
该研究在实验室前期柑橘果实液泡蛋白组基础上，发掘到和可溶性糖积累显著正相关的液泡膜转运蛋白CsTST2。利用酵母和爪蟾蛙卵体系揭示CsTST2具有转运己糖和双糖的功能 (图1)。通过柑橘汁胞瞬时转化、柑橘愈伤组织及番茄材料稳定遗传转化，表明过表达CsTST2可以显著提高转基因材料中糖含量，而干涉表达则降低糖含量。
图 1. CsTST2具有己糖和蔗糖转运活性
通过酵母双杂交文库筛选，鉴定到与CsTST2互作的蛋白CsCIPK23 (图2)。体外和体内实验证实CsCIPK23与CsTST2非跨膜LOOP环互作，并且磷酸化Ser277/337/354位点，以上位点突变为非磷酸化状态后降低CsTST2的糖转运活性。进一步分析表明CsCIPK23与CsCBL1互作响应钙信号，并且CsCIPK23及钙处理增加可溶性糖积累，这一过程依赖于CsTST2的存在及其磷酸化修饰水平。
图2. CsCIPK23蛋白与CsTST2互作
综上所述，本研究证实了CsTST2贡献于柑橘果实液泡中可溶性糖的转运积累，而CsCIPK23通过与钙信号传感器CsCBL1形成复合物，磷酸化修饰CsTST2以增强其转运活性，进一步促进柑橘果实糖分的积累 (图3)。这项研究不仅揭示了CsTST2在柑橘果实糖积累中的重要作用，还为钙信号调控果实风味品质形成的分子机制提供新的见解。
图3. CsCBL1/CIPK23-CsTST2调控柑橘液泡中糖的积累
华中农业大学在读博士李梦迪为该论文的第一作者，华中农业大学李春龙教授和刘继红教授为共同通讯作者。华中农业大学在读博士毛作霖、赵泽旗、高思扬等参与了本研究。该研究获得国家重点研发计划项目 (2023YFD2300603, 2022YFF1003100)、国家自然科学基金项目 (32322073) 等项目资助。
文章引用：Li, M., Mao, Z., Zhao, Z., Gao, S., Luo, Y., Liu, Z., Sheng, X., Zhai, X., Liu, J. H., and Li, C. (2024). CBL1/CIPK23 phosphorylates tonoplast sugar transporter TST2 to enhance sugar accumulation in sweet orange (Citrus sinensis). J. Integr. Plant Biol. https://doi.org/10.1111/jipb.13812
植物科学最前沿，专注于植物科学前沿进展、资讯、招聘信息的发布及方法软件共享等。投稿及招聘请后台回复“投稿”，均为无偿；商务合作请联系微信ID：zwkxqy ；