近日，西北农林科技大学园艺学院阮勇凌/李明军教授课题组在Nature Plants上发表了研究论文，首次揭示了液泡糖转运蛋白（VSTs）在植物界中的起源和演化关系，并深入探讨了VSTs在植物细胞糖稳态中的作用及其对作物产量和品质的影响，为植物科学研究和作物改良提供了新的视角和理论支持。

在植物细胞中，液泡作为重要的细胞器，承担着多种物质的储存和调节功能，其中糖在液泡中的储存与运输对植物的生长发育和产量形成具有重要影响，这一过程主要由液泡糖转运蛋白介导完成。

液泡糖转运蛋白（VSTs）是植物细胞中负责糖在液泡与细胞质之间运输的关键蛋白。根据其运输模式和序列特征，VSTs被分为多个家族，包括TST（液泡膜糖转运蛋白）、VGT（液泡葡萄糖转运蛋白）、ERDL（早期干旱响应类似蛋白）家族，以及SUT/SUC IV（蔗糖转运蛋白）和SWEET IV亚家族等。这些VSTs通过不同的转运模式调节糖在液泡中的流入和流出，从而维持细胞内的糖稳态。

植物中各类液泡糖转运蛋白的转运模式。

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从演化角度分析，VSTs的起源与植物从水生环境向陆生环境的适应密切相关。本研究首次揭示苔藓植物是最早出现VSTs的植物类群，这些转运蛋白的出现使得植物能够更好地调节细胞内的糖稳态、水势和细胞膨压，从而适应陆地环境。随着植物的进化，VSTs在不同植物类群中发生了多次基因复制和功能分化，形成了多样化的家族成员，以适应不同的生理需求和环境压力。

该部分作者用较大篇幅系统评估了VSTs在植物生长发育和逆境响应中的生物学功能。在植物营养生长阶段，VSTs通过调节糖的分配和储存，影响光合效率、细胞扩张和器官发育等；而在生殖发育阶段，VSTs对种子发育和果实糖积累及品质形成等方面具有显著影响。此外，在干旱、低温等逆境条件下，VSTs能够调节细胞内的糖浓度和组成，帮助植物维持细胞的渗透压和能量状态，从而增强植物的抗逆性；在生物互作中，VSTs参与了植物-微生物共生（如菌根真菌）和病原防御（如腐霉病和白粉病）机制，其表达变化直接影响碳源分配，并可通过调控营养供给缓解抗病基因导致的生长抑制。

本文总结了VSTs的自然变异对果实品质和作物产量的显著影响，并提议将来可利用自然变异和基因编辑技术，对VSTs进行基因编辑和表达调控，以实现对作物产量、品质和抗逆性的精准改良。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41477-025-02009-6