酸碱胁迫对气雾培马铃薯微型薯的同步诱导及其块茎相关基因的表达模式研究

Although there has been a numerours minituber of patato produced by aeroponics, the difference in their sizes has an effect on number of available minituber. A quite number of tubers and uniform available minituber have been induced and obtained by moderate acid-alkaline stress despite of some harmful conditions for tuber fromation like long day and high temperature. This project plans to carry out acid-alkaline stress on rhizospheres of different patato varieties under different conditions including long day, shot day and high temperature-long day, observation and comparasion between anatomic and morphological charactors of their stolons and provide a simple method to make judgement for a suitable stage of acid -alkaline stress treatment according to morphology of the stolon. Constructing excessive expression vector and interference carrier of PHYB and StSP6A and to transmit the vectors inside patato, and to discuss temporal-spatial expression models in different parts in hormone related GA2-oxidase among different varieties by acid-alkaline stress and transgenetic plants, PIN auxin transporter, photocycle related PHYB and downstream miR 172 gene and tuber-formation related StBEL5、StSP6A and PATATIN genes. And to lay a theoretical foundation for morphology of stolon by acid-alkaline stress and to make pre analysis on relativith between genes and between tuber formation and genes..Achievement of the research are supported to guide production of a large number of avaolable minitubers and to provide a theoretical basis for isolating enlargement bit point and transcroptome of tuber formation.

气雾培生产的微型薯虽然结署量较多，但影响有效微型薯数量。适当的酸碱胁迫即使在长日照、高温等不利结薯条件下，也能够同步诱导块茎而获得大量均匀有效的微型薯。本项目拟对气雾培不同环境（长、短日照，高温短日照）下生长的不同马铃薯品种的根际进行酸碱胁迫，观察比较匍匐茎的解剖学、形态学特性，提供从匍匐茎的形态结构来判断最佳酸碱胁迫处理时期的简单方法；构建PHYB、StSP6A的过量表达载体和干涉载体，将其转入到马铃薯中，探讨酸碱胁迫处理的不同品种及转基因植株中与激素相关GA2ox和PIN基因、光周期相关的PHYB和其下游miR 172基因及块茎形成相关的StBEL5、StSP6A、PATATIN基因在不同器官中的时空表达模式，为酸碱胁迫的匍匐茎形态结构奠定理论基础，同时分析基因之间以及基因与块茎形成之间相关性。研究成果可以指导生产大量有效微型薯，同时为研究匍匐茎膨大位点、块茎形成转录组提供理论依据。

马铃薯原原种生产是种薯生产体系中的最重要环节，掌握降低成本及生产大量有效的原原种技术将成为提高我国马铃薯产量的关键措施之一。本研究通过酸胁迫对气雾培马铃薯微型薯形成的影响研究，筛选出适合胁迫的pH值和胁迫时间，通过探讨马铃薯块茎形成过程中糖代谢变化及酸胁迫植株形成马铃薯微型薯过程中块茎相关基因的表达量变化，解析酸胁迫对马铃薯块茎形成的的影响。气雾培条件下，同步诱导块茎的最佳酸胁迫时期为植株第一主茎的匍匐茎展开1-2个叶片或二次匍匐茎形成3-5 d时；利用pH3-4磷酸水溶液，处理3-4 d的酸胁迫植株形成的块茎数量、块茎均一性均高于未进行酸处理的植株，且提前结薯。酸处理组培苗在形成块茎过程中，叶片中的SS的活性在植株受酸胁迫期间显著升高，块茎形成之前缓慢降低，块茎形成至膨大期间急剧下降，淀粉积累期迅速升高，之后明显下降；SSS活性在块茎形成之后显著下降；块茎形成至膨大期间叶片中的AGPase活性呈上升和下降交替的变化趋势，表明，酶活性的大幅度变化促进块茎的提前诱导并导致块茎大量同步形成。对匍匐茎弯钩期、匍匐茎膨大期、块茎形成期，块茎膨大期等时期进行酸处理，并通过RT-PCR分析了不同时期的与糖代谢、光照、激素合成相关基因表达量差异，筛选出糖代谢相关的susy和AGPase基因、激素相关的pin、光照相关的stcoq基因；气雾培条件下，酸处理植株形成微型薯过程中，对植株叶片的real-time-pcr分析表明，AGPase基因的大量表达与块茎形成相关；pin基因大量表达在经过酸处理的匍匐茎弯钩时期，stcoq基因的大量表达与大量的块茎同时快速膨大期相关。推测酸胁迫植株诱导某些基因的提前大量表达，从而促进酸胁迫植株同步形成块茎而且缩短了块茎的形成时间。对块茎形成相关基因stsp6a转基因植株的气雾培试验表明，转基因植株不管遭受酸胁迫与否，植株形成的匍匐茎的数量、微型薯的形成时期、结薯数量、基因的表达量等与非转基因植株无明显的差异，stsp6a基因在气雾栽培中的作用有必要进行进一步的探讨。