2024 年8月23日，中國農業大學農業農村部甘薯生物學與生物技術重點實驗室劉慶昌/張歡團隊在Nature Communications雜志上在線發表了題為 "Source-sink synergy is the key unlocking sweet potato starch yield potential " 的研究論文，揭示了甘薯淀粉產量形成的調控機制。

甘薯（2n=B1B1B2B2B2B2=6x=90）是重要的糧食、飼料和工業原料作物，且其高產、穩產、富含淀粉，可以轉化為燃料乙醇而被視為重要的糧食和新型能源植物。全球甘薯總產量的70~80%被加工成淀粉制品。甘薯淀粉用途廣泛，不僅可以制造粉絲、粉皮等食品，作為增稠劑、穩定劑改善食品的食用品質、加工及貯藏特性，也可用作食品包裝袋、西藥片劑、生物柴油原料等產品。每提高1%淀粉含量可使淀粉加工收益提高5%。甘薯塊根產量與淀粉含量一般呈極顯著負相關，為高產高淀粉品種的選育帶來巨大挑戰。

研究團隊利用產量相近但淀粉含量差異顯著的高產高淀粉株系‘H283’和高產低淀粉株系‘L423’，進行源庫轉錄組和蛋白組分析，發現光合產物的合成、裝載和運輸，以及它們在塊根中的卸載和分配模式，導致株系之間淀粉含量的差異。同時，對‘徐薯18’ב徐781’500個F1株系進行了單倍型關聯分析，發現質膜H±ATPaseIbPMA1基因區域存在7個連鎖的simplex SNPs與淀粉含量緊密關聯，且純合基因型具有顯著高的淀粉含量。IbPMA1作為質子泵，促進光合產物從源向庫的質外體運輸，過表達IbPMA1基因使淀粉含量顯著提高，但不影響塊根產量。同時，研究發現IbbHLH49作為源庫協同關鍵因子，直接激活IbPMA1等源庫相關基因的表達，協同提高甘薯產量與淀粉含量。該研究擴展了對塊根類作物源庫關系與淀粉產量形成機制的理解，并為塊根作物的高淀粉育種提供了理論依據和重要候選基因。

中國農業大學博士生蔣志成、魏子豪和張俊為共同第一作者，劉慶昌教授和張歡副教授為共同通訊作者。中國農業大學已畢業博士生鄭辰星博士、翟紅教授、何紹貞教授、高少培副教授、趙寧高級實驗師以及青島農業大學朱虹副教授參與了相關工作。該研究得到了國家重點研發計劃（2023YFD1200700/2023YFD1200701）、國家自然科學基金（32072120）、國家甘薯產業技術體系（CARS-10）和北京市糧食作物創新團隊（BAIC02-2024）的資助。

原文鏈接：

Source-sink synergy is the key unlocking sweet potato starch yield potential | Nature Communications https://www.nature.com/articles/s41467-024-51727-6