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PlantView系列植物活體成像在馬鈴薯發(fā)芽機制新進展研究中的應(yīng)用

瀏覽次數(shù):1582 發(fā)布日期:2022-11-11  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負

近日,甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)干旱生境作物學(xué)國家重點實驗室張寧教授團隊在植物科學(xué)權(quán)威期刊《Frontiers in Plant Science》 (Q2,影響因子6.627)發(fā)表了題為 “StTCP15 regulates potato tuber sprouting by modulating the dynamic balance between abscisic acid and gibberellic acid” 的研究論文。該研究揭示了馬鈴薯塊莖的發(fā)芽機制。
 

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△ 圖1 植物科學(xué)權(quán)威期刊《Frontiers in Plant Science》
 

馬鈴薯生命周期的主要階段是從塊莖休眠到發(fā)芽,然而,控制這些過程的機制仍然知之甚少。TCP(Theosinte branch I,Cycloidea,proliferationcell factors 1 and 2)轉(zhuǎn)錄因子在植物生長、休眠的相關(guān)發(fā)育過程中起著關(guān)鍵作用。先前有研究表明,TCP轉(zhuǎn)錄因子StTCP15有促進發(fā)芽的作用。

為了闡明StTCP15基因的功能,從馬鈴薯品種“Desiree”中克隆了該基因,該基因編碼由414個氨基酸組成的多肽,主要存在于細胞核中。StTCP15過表達系的馬鈴薯塊莖提前發(fā)芽,而下調(diào)StTCP15表達系的薯塊莖表現(xiàn)出延遲發(fā)芽。此外還發(fā)現(xiàn)StTCP15的過表達系極顯著降低了脫落酸(ABA)/赤霉素(GA3)的比率,在下調(diào)StTCP15的表達系中發(fā)現(xiàn)了相反的結(jié)果。

研究人員通過酵母雙雜交篩選了三種相互作用蛋白StSnRK1、StF-Box和StGID1,并通過酵母雙雜交和熒光素酶互補實驗進行了驗證,表明StTCP15可以影響ABA和GA3信號通路來調(diào)節(jié)馬鈴薯塊莖的休眠和發(fā)芽。
 

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△ 圖2 StTCP15在馬鈴薯塊莖休眠和發(fā)芽過程中的假定途徑模型
 

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△ 圖3 熒光素酶互補分析
 

熒光素酶互補分析表明,StTCP15可以分別與煙草葉細胞中的StSnRK1、StF-box和StGID1相互作用。在相應(yīng)的陰性對照中未檢測到LUC信號。實驗研究數(shù)據(jù)由PlantView系列植物活體成像系統(tǒng)獲得。
 

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總的來說,這些結(jié)果表明,StTCP15通過影響ABA和GA3之間的動態(tài)平衡來調(diào)節(jié)馬鈴薯塊莖的休眠和發(fā)芽。

據(jù)悉,干旱生境作物學(xué)國家重點實驗室立足西北地區(qū)干旱缺水嚴重,但光資源豐富,且部分逆境有利于作物優(yōu)良品質(zhì)形成的自然資源基礎(chǔ)。面對區(qū)域糧食安全、品質(zhì)農(nóng)業(yè)和生態(tài)安全需求,實驗室以小麥、玉米、馬鈴薯、油菜等作物為主要研究對象,開展作物抗逆增產(chǎn)和品質(zhì)調(diào)優(yōu)基因發(fā)掘以及抗旱優(yōu)質(zhì)種質(zhì)創(chuàng)新與品種培育,為我國西北乃至全國干旱地區(qū)作物抗逆、優(yōu)質(zhì)、高效生產(chǎn)提供科技支撐。

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https://doi: 10.3389/fpls.2022.1009552 
 

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