2月1日，国际著名园艺学期刊Horticulture Research在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心张鹏研究组题为“The H+-pyrophosphatase IbVP1 regulates carbon flux to influence the starch metabolism and yield of sweet potato”的研究论文，首次发现H+-焦磷酸化酶IbVP1的表达可显著提高甘薯块根淀粉品质及产量。
甘薯储藏根是光合同化物和能量积累的重要地下库器官，其淀粉代谢水平决定淀粉含量和产量，同时也受到地上部分源器官（叶片）糖分输出能力的影响。该团队前期研究发现甘薯氢离子焦磷酸化酶(IbVP) 在促进矿质元素吸收和纤维根生长方面起着重要作用（Fan et al., 2017），通过根际酸化增强铁的获取，加强甘薯植株碳水化合物代谢水平。本研究进一步发现，过表达IbVP1基因提高了甘薯叶片的光合能力及蔗糖含量；利用13C标记的蔗糖饲喂，证实可促进韧皮部装载和蔗糖长距离运输，提高了碳流分配能力；在储藏根中，淀粉合成酶AGPase、GBSSI、SSI等基因表达水平和酶活上调，淀粉合成能力提升，直链淀粉及总淀粉含量增加，导致淀粉理化特性也发生明显变化。这些研究系统揭示了VP1基因在优化甘薯“源-库”关系中起到的重要功能，通过Pi离子和氢质子的“阴-阳”双调节，提高了甘薯产量和品质。这也是开发通过单基因表达提高薯类作物产量的新策略。
该论文第一作者为范维娟博士，王红霞副研究员及张鹏研究员为共同通讯作者。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41438-020-00454-2
甘薯过表达VP1促进储藏根产量和改善淀粉品质。VP1促进光合同化物动员及淀粉合成(a-e)，实现Pi离子和氢质子的“阴-阳”双调节(f)，改善甘薯“源-库”关系。
