馬鈴薯薯形相關基因序列分析及光敏色素影響塊莖形成初步研究.pdf

1、塊莖是馬鈴薯的地下變態(tài)器官，由匍匐莖亞頂端細胞大量分裂后膨大產生。馬鈴薯塊莖形態(tài)建成及其與塊莖相關的性狀是馬鈴薯產量和品質的重要組成部分，也是馬鈴薯塊莖發(fā)育研究的主要內容之一。影響馬鈴薯塊莖形成的因素較多，光周期、植物激素、溫度以及離體培養(yǎng)條件下的培養(yǎng)基蔗糖濃度等均是重要調控因子，而關于塊莖形狀的調控因子目前還不清楚。本研究通過對一個長形薯插入突變體的側翼序列信息分析，獲得了一些控制塊莖形狀的相關基因序列，為研究塊莖形狀奠定了一定基礎。

2、通過基因表達分析和轉基因等技術，初步分析了PHYA、PHYB、PHYB2、PHYE、PHYF等5個馬鈴薯光敏色素基因與馬鈴薯試管薯形成的關系，為明確光敏色素基因在塊莖形成過程中的調控作用奠定了基礎。其主要研究結果如下。
　　 長形薯插入突變體的側翼序列信息分析研究以本實驗室前期在“鄂馬鈴薯3號”(E3)為受體的轉基因系中獲得的一個編號為pCL2b-2長形薯突變系為材料，在對表型的進一步鑒定的基礎上，采用hiTAIL-PCR的技術

3、擴增T-DNA插入位點兩側的側翼序列，并對擴增序列進行了信息分析。結果顯示，該突變體試管薯長寬比（1.78±0.15）顯著長于野生型E3號試管薯長寬比（1.33±0.05）(p＜0.05);田間種植塊莖長寬比為1.50±0.06，與野生型塊莖（1.29±0.06）相比差異達到顯著水平。T-DNA插入位點側翼序列擴增獲得了一個長度為965bp的序列，除去139bp的T-DNA上RB元件5'末端序列，實際擴增的馬鈴薯基因組序列826bp。在

4、PGSC數據庫中比對顯示，該序列與異戊烯基轉移酶基因(IPT)第4個內含子的822bp片段有89％的同源性，表明該突變體的T-DNA插入異戊烯基轉移酶基因(IPT)內部。進一步分析顯示，該突變體在插入位點為T-DNA片段替換了StIPT第4個內含子的317bp區(qū)段。信息分析表明，該基因是細胞分裂素合成調控的關鍵基因，本研究將其命名為StIPT,該基因插入突變改變了塊莖形狀，暗示StIPT基因可能參與馬鈴薯薯形發(fā)育。
　　 與馬鈴

5、薯試管薯形成相關的光敏色素關鍵基因研究馬鈴薯基因組數據庫同源比對發(fā)現了5個光敏色素基因。其中PHYA和PHYB與前人報道一致，其他3個光敏色素基因根據它們與相關物種的光敏色素的序列同源性，分別將它們命名為PHYB2、PHYE和PHYF。為分析5種光敏色素對光周期的響應情況，E3試管苗在長日照條件下培養(yǎng)3周后分別轉入長日照(16h/d)和短日照(8h/d)培養(yǎng)2天，期間每4小時取樣以測定5種光敏色素表達水平。結果顯示，5個光敏色素基因除P

6、HYB外，其它4個都有一定的光周期節(jié)律，但對光周期的反應不盡一致。PHYA在短日照條件下的黑暗期有明顯的表達峰，PHYB2在短日照12小時后呈現黑暗下表達上升，而光照下表達下降的趨勢。PHYE和PHYF在兩種光周期條件下表達模式一致，但PHYE表現出明顯的光周期節(jié)律，光照的前4小時表達上升達到一個峰值，而后下降至黑暗下表達最低。而PHYF表現出時間節(jié)律，每24小時呈現兩個峰值，沒有光照和黑暗的區(qū)別。
　　 為了研究5個光敏色素基

7、因是否與馬鈴薯試管薯形成有關，實驗構建了它們的RNAi干涉載體，采用農桿菌介導的轉基因技術轉化E3，共獲得了151個轉基因陽性株系?；虮磉_分析顯示，干涉效率最高達98％，但也有部分株系完全沒有干涉效果。5個基因的轉基因干涉株系分別挑選不同干涉效果的3-5個株獨立株系，在長短日照下培養(yǎng)60天，統(tǒng)計結薯率。結果顯示，PHYB和PHYF干涉株系長日照條件下的結薯率比對照E3提高。結果表明PHYB和PHYF可能參與光周期調控馬鈴薯塊莖形成的過