茉莉酸调控马铃薯离体块茎发育的主要代谢物变化

作     者：梁丽娟 程李香 袁剑龙 撒刚 张峰 

作者机构：甘肃农业大学农学院/省部共建干旱生境作物学国家重点实验室 

出 版 物：《中国农业科学》 (Scientia Agricultura Sinica)

年 卷 期：2024年第57卷第13期

页      面：2525-2538页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：国家自然科学基金(32060046,32360091) 甘肃省高校教师创新基金(2023A-059) 甘肃省高等学校产业支撑计划(2023CYZC-44) 甘肃省科技重大专项(22ZD6NA009,21ZD11NA002) 

主　　题：马铃薯 茉莉酸 蛋白质组 块茎发育 脂氧合酶 质谱 

摘      要：【目的】茉莉酸（jasmonic acid,JA）是马铃薯块茎发育过程中重要调控激素之一，研究JA调控块茎发育机理将为块茎产量及品质性状形成提供重要理论基础。【方法】采用马铃薯离体匍匐茎作为供试材料，外源添加JA(0、0.5、5和50μmol·L-1)处理，分析JA诱导离体块茎表型形态、组织显微结构、碳水化合物积累及蛋白质组变化。【结果】随JA处理浓度升高，单个匍匐茎形成块茎数目、块茎直径及干鲜重、环髓区细胞面积、淀粉及可溶性糖含量在0.5和5μmol·L-1JA处理后逐渐增加（P0.05），而50μmol·L-1JA处理后块茎直径及干鲜重、淀粉含量显著减少（P0.05）；脂氧合酶活性随JA浓度升高逐渐降低（P0.05）。采用双向凝胶电泳（2-DE）和MALDI-TOF/TOF-MS质谱技术鉴定到JA调控块茎发育密切相关的35个差异表达蛋白质（P0.05且差异表达倍数≥2.5倍），主要涉及生物能量与代谢（28.6%）、细胞防御（28.6%）、蛋白质生物合成与贮藏（11.4%）、信号转导（8.6%）、转录（8.6%）、未知功能（8.6%）和混杂（5.6%）。通过聚类分析将这些蛋白质差异表达模式聚为三类：第一类包括17个蛋白质，在0.5μmol·L-1JA处理后下调表达，而在5μmol·L-1JA处理后上调表达，主要参与生物能量与代谢、蛋白质生物合成与贮藏、信号转导、转录；第二类包括10个蛋白质，随JA浓度升高上调表达，主要参与细胞防御、生物能量与代谢、转录；第三类包括8个蛋白质，JA处理后均下调表达，主要参与生物能量与代谢、细胞防御、蛋白质生物合成与贮藏。【结论】低浓度JA(0.5和5μmol·L-1)主要通过诱导块茎环髓区细胞膨大、细胞内蔗糖及多糖积累、细胞防御能力来促进块茎形态建成，而高浓度JA(50μmol·L-1)则表现为抑制作用。