The apple bHLH transcription factor MdbHLH3 functions in determining the fruit carbohydrates and malate.
The apple bHLH transcription factor MdbHLH3 functions in determining the fruit carbohydrates and malate.
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苹果bHLH转录因子MdbHLH3在确定水果碳水化合物和苹果酸中发挥作用
DOI：
10.1111/pbi.13461
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发表时间：
2021-03
影响因子：
13.8
通讯作者：
Hao YJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yu JQ;Gu KD;Sun CH;Zhang QY;Wang JH;Ma FF;You CX;Hu DG;Hao YJ
碳水化合物和有机酸的变化在很大程度上决定了园艺作物食用组织的适口性。阐明碳水化合物和有机酸变化的潜在分子机制及其时空串扰是理解果实发育过程的关键步骤。本研究以苹果（Malus domestica Borkh.）为研究材料，发现基本螺旋-环-螺旋转录因子（bHLH TF） MdbHLH3调节苹果酸盐和碳水化合物的积累。生化分析表明，MdbHLH3直接结合MdcyMDH的启动子，该启动子编码苹果细胞内NAD依赖性苹果酸脱氢酶，激活其转录表达，从而促进苹果酸在苹果果实中的积累。此外，MdbHLH3过表达提高了苹果叶片的光合能力和碳水化合物水平，并通过调节碳水化合物从源到汇的分配，促进了果实碳水化合物的积累。总之，我们的研究结果为bHLH TF MdbHLH3如何调节果实品质的机制提供了新的见解。它直接调控苹果酸脱氢酶MdcyMDH的表达，协调苹果酸的碳水化合物分配和积累。
Summary Changes in carbohydrates and organic acids largely determine the palatability of edible tissues of horticulture crops. Elucidating the potential molecular mechanisms involved in the change in carbohydrates and organic acids, and their temporal and spatial crosstalk are key steps in understanding fruit developmental processes. Here, we used apple (Malus domestica Borkh.) as research materials and found that MdbHLH3, a basic helix–loop–helix transcription factor (bHLH TF), modulates the accumulation of malate and carbohydrates. Biochemical analyses demonstrated that MdbHLH3 directly binds to the promoter of MdcyMDH that encodes an apple cytosolic NAD‐dependent malate dehydrogenase, activating its transcriptional expression, thereby promoting malate accumulation in apple fruits. Additionally, MdbHLH3 overexpression increased the photosynthetic capacity and carbohydrate levels in apple leaves and also enhanced the carbohydrate accumulation in fruits by adjusting carbohydrate allocation from sources to sinks. Overall, our findings provide new insights into the mechanism of how the bHLH TF MdbHLH3 modulates the fruit quality. It directly regulates the expression of cytosolic malate dehydrogenase MdcyMDH to coordinate carbohydrate allocation and malate accumulation in apple.
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