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马铃薯块茎发育相关StSWEET基因的筛选

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西南农业学报 2024年

作者：施清竹耿惠云孙思凡黄斌全云南省生物资源保护与利用国家重点实验室/云南省教育厅作物品质改良重点实验室/云南大学农学院西南联合研究院

【目的】挖掘与马铃薯（Solanum tuberosum L.）块茎形成与发育相关的糖转运蛋白（Sugars Will Eventually be Exported Transporters），为下一步验证功能及精准运用这些基因做好准备。【方法】本研究通过块茎发育过程高通量转录组分析... 详细信息

【目的】挖掘与马铃薯（Solanum tuberosum L.）块茎形成与发育相关的糖转运蛋白（Sugars Will Eventually be Exported Transporters），为下一步验证功能及精准运用这些基因做好准备。【方法】本研究通过块茎发育过程高通量转录组分析SWEETs基因的表达模式，并进一步结合蔗糖、赤霉素（GA）及光周期诱导表达分析，筛选获得块茎发育过程关键SWEET基因。【结果】通过相关诱导处理发现其中有12、15、9个StSWEET基因分别在8%蔗糖、光周期、100 μM赤霉素处理下诱导表达。另外本研究发现，蔗糖处理下，SWEET12e、SWEET12d和SWEET2c在诱导24 h后表达量最高，而SWEET10-like的表达量随诱导时间的延长呈现波动但趋于平稳；随着短日照处理时间的延长，SWEET12e、SWEET12d和SWEET10-like的表达量显著上调；在GA处理下，SWEET12e、SWEET10-like和SWEET12d 3个基因分别在诱导后12 h、12 h和3 h表达降至低谷。只有StSWEET12e、StSWEET12d和StSWEET10-like 3个基因同时受到不同处理条件的显著诱导表达，表明其在块茎发育过程可能发挥更为关键的作用。【结论】本研究为进一步验证糖转运蛋白（SWEETs）参与马铃薯块茎发育过程提供了明确的候选基因。

关键词：马铃薯块茎发育糖转运蛋白赤霉素蔗糖光周期

西北农林科技大学园艺学院王晓峰教授团队发现BR受体StBRI1通过增强马铃薯PM H+-ATPase活性促进块茎发育

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陕西农业科学 2024年第8期70卷 99-99页

园艺学院王晓峰教授团队近日在《The Plant Cell》期刊发表了题为Brassinosteroid Receptor StBRI1 Promotes Tuber Development by Enhancing Plasma Membrane H+-ATPase Activity in Potato的研究论文,揭示了BR信号通过StBRI1-PM H+-ATPase(PHA2)单元模块调控马铃薯块茎形成的分子机制,这些结果对于马铃薯高产分子育种具有一定的理论价值。

关键词：园艺学院西北农林科技大学马铃薯高产马铃薯块茎 ATPase活性块茎发育分子育种单元模块

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利用WGCNA筛选马铃薯块茎发育候选基因

作物学报 2022年第7期48卷 1658-1668页

作者：荐红举张梅花尚丽娜王季春胡柏耿 Vadim Khassanov 吕典秋西南大学农学与生物科技学院重庆400715 南方山地农业教育部工程研究中心重庆400715 薯类生物学与遗传育种重庆市重点实验室重庆400715 国家马铃薯工程技术研究中心山东德州253600 S.Seifullin Kazakh Agrotechnical University Zhenis Avenue 010011AstanaRepublic of Kazakhstan

块茎是马铃薯的主要经济器官,解析其形成和发育机制对于马铃薯高产育种具有重要意义。虽然结薯相关基因已有报道,但仍有大量参与结薯的基因有待进一步挖掘和鉴定。随着测序技术的不断革新和发展,转录组数据愈加丰富和繁杂,利用加权共表... 详细信息

块茎是马铃薯的主要经济器官,解析其形成和发育机制对于马铃薯高产育种具有重要意义。虽然结薯相关基因已有报道,但仍有大量参与结薯的基因有待进一步挖掘和鉴定。随着测序技术的不断革新和发展,转录组数据愈加丰富和繁杂,利用加权共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)筛选特定性状、组织或发育阶段相关基因的方法被广泛应用。本研究利用WGCNA分别对马铃薯DM 1-3516 R44(DM)材料以及RH89-039-16(RH)材料各15个组织器官的转录组数据进行分析,构建共表达网络,筛选与块茎发育相关的共表达模块。对筛选表达模块中的基因进行GO(Gene Ontology)和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路富集分析。以模块中连通度前10的基因为核心基因,用PGSC数据库和NCBI数据库进行注释,并利用qRT-PCR进行验证。通过WGCNA分析,在DM和RH材料中均得到13个共表达模块,其中DM材料的Cyan模块和RH材料的Black模块与块茎显著相关。分析表明,2个模块的基因显著富集在激素代谢、淀粉和蔗糖代谢以及细胞形成等相关过程中。此外,在Cyan中注释到已被证实与块茎发育相关的基因StGA2ox1,并且在共表达分析中StGA2ox1与模块中10个核心基因均相互关联。核心基因的qRT-PCR结果与RNA-Seq的结果基本一致。本研究运用WGCNA方法鉴别了2个块茎发育相关的共表达模块,筛选出多个与块茎发育相关的候选基因,为马铃薯高产育种奠定基础。

关键词：马铃薯 WGCNA 块茎发育调控网络核心基因

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马铃薯蕾期摘心对块茎发育过程中激素含量的影响

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园艺学报 2008年第5期35卷 667-672页

作者：郑顺林袁继超王西瑶马均四川农业大学农学院马铃薯研究中心四川雅安625014 四川农业大学水稻研究所四川温江611130

在常规种植条件下,对蕾期马铃薯进行摘心处理,研究其对块茎发育过程中激素含量的影响,从而明确摘心处理对促进块茎发育的生理机制。研究结果表明,与不摘心相比,摘心处理明显增加了块茎发育中期GA3、IAA和ZT的含量,使JAs含量一直处于上... 详细信息

在常规种植条件下,对蕾期马铃薯进行摘心处理,研究其对块茎发育过程中激素含量的影响,从而明确摘心处理对促进块茎发育的生理机制。研究结果表明,与不摘心相比,摘心处理明显增加了块茎发育中期GA3、IAA和ZT的含量,使JAs含量一直处于上升的趋势,并且改变了JAs含量出现高峰的时间。从激素间的平衡关系看,摘心处理提高了块茎发育中期IAA/ABA、IAA/JAs、GA3/ABA、GA3/JAs值,降低了块茎发育前期和后期其比值,说明蕾期摘心主要是通过改变块茎发育各时期激素的含量和平衡状态,优化了块茎发育中期的激素水平。

关键词：马铃薯现蕾期摘心块茎发育激素

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山药块茎发育中物质积累及相关代谢酶变化

作物学报 2011年第5期37卷 903-910页

作者：梁任繁李创珍张娟何龙飞韦本辉甘秀芹何虎翼广西大学农学院广西南宁530004 广西农业科学院经济作物研究所广西南宁530007

以桂淮5号和桂淮16两个不同山药品种为材料,根据块茎生长发育特性,在山药发育进程中测定块茎的有关生理生化指标。结果表明,随着块茎发育进程的推进,块茎长度及干物质积累持续增加,淀粉酶(AMY)活性降低;多数碳水化合物、功能性物质及过... 详细信息

以桂淮5号和桂淮16两个不同山药品种为材料,根据块茎生长发育特性,在山药发育进程中测定块茎的有关生理生化指标。结果表明,随着块茎发育进程的推进,块茎长度及干物质积累持续增加,淀粉酶(AMY)活性降低;多数碳水化合物、功能性物质及过氧化物酶(POD)、酸性转化酶(AI)和蔗糖磷酸合酶(SPS)活性先持续增加,达到峰值后下降,但峰期不同;2个品种的还原糖、ADPG焦磷酸化酶(AGPase)变化不一致。t检验表明,在块茎发育全过程中,品种间的干物质(P=0.011)、淀粉(P=0.031)、皂苷(P=0.019)差异显著。可溶性糖(r5=0.97**,r16=1.00**)、AGPase(r5=-0.85*)、还原糖(r16=0.87*)与蔗糖显著相关;多糖(r5=0.95**)、Vc(r5=0.83*)、皂苷(r16=0.88**)与淀粉显著相关;干物质(r5=0.97**,r16=0.87*)、AMY(r16=-0.95**)、AGPase(r16=-0.90**)、蛋白质(r16=0.83*)与块茎伸长膨大显著相关。由此表明,蔗糖积累、SPS和AI活性在山药块茎发育中起关键调控作用,主要功能性物质彼此间密切相关。

关键词：山药块茎发育物质积累酶

施肥水平对马铃薯块茎发育过程中PAs、GA_3和JAs含量的影响

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园艺学报 2013年第8期40卷 1487-1493页

作者：郑顺林程红李世林袁继超四川农业大学农学院马铃薯研究开发中心四川温江611130

为探讨肥力水平对马铃薯块茎发育影响的机理,以‘台湾红皮’（Cardinal）马铃薯为试验材料,采用反相高效液相色谱（HPLC）技术,研究了低、中、高肥力水平对块茎发育过程中多胺（PAs）、赤霉素（GA3）和茉莉酸（JAs）含量的影响。研究结... 详细信息

为探讨肥力水平对马铃薯块茎发育影响的机理,以‘台湾红皮’（Cardinal）马铃薯为试验材料,采用反相高效液相色谱（HPLC）技术,研究了低、中、高肥力水平对块茎发育过程中多胺（PAs）、赤霉素（GA3）和茉莉酸（JAs）含量的影响。研究结果表明：（1）腐胺（Put）、精胺（Spm）和亚精胺（Spd）含量在块茎发育过程中呈降低—升高—降低的变化趋势,但对不同肥力水平的响应有差异,中肥力水平下块茎发育中期（播种后60~68d）PAs含量高于低肥力和高肥力水平含量,高肥力水平使Put含量降低,含量峰值出现时间提前,而使Spd和Spm峰值出现时间延后。Put/Spd呈现随肥力水平的提高,峰值不断降低,峰值出现时间提前的趋势。（2）低肥力水平下GA3含量在中期高,中肥力水平下在中期含量最低。低肥力水平下JAs含量在块茎发育的各阶段都比较低,中肥力水平下在中期含量高于低肥力和高肥力水平。低、高肥力水平下GA3/JAs有先升高后降低的变化趋势,与中肥力水平变化相反。（3）JAs与PAs的相关性较大,其中与Put为正相关,与Spm、Spd显著负相关,Spm和Spd极显著正相关。合理的肥力水平提高了块茎发育中期PAs、JAs的含量,降低了GA3的含量,有利于块茎的发育和膨大。

关键词：马铃薯施肥水平块茎发育多胺内源激素

土壤pH对马铃薯块茎发育及其内源激素含量的影响

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土壤通报 2020年第5期51卷 1160-1165页

作者：苏亚拉其其格樊明寿贾立国陈玉珍赵萌莉闫洁内蒙古农业大学草原与资源环境学院内蒙古呼和浩特010011 内蒙古农业大学农学院内蒙古呼和浩特010019 呼和浩特民族学院化学与环境学院内蒙古呼和浩特010051

选用马铃薯品种‘克新1号’和‘费乌瑞它’,研究了不同土壤pH对马铃薯生长发育、块茎发育及其内源激素含量的影响。结果表明:土壤pH5.0、pH6.5、pH8.0处理下的马铃薯植株结薯率、单个薯重、株高、叶面积和整株干物质积累量均显著高于pH... 详细信息

选用马铃薯品种‘克新1号’和‘费乌瑞它’,研究了不同土壤pH对马铃薯生长发育、块茎发育及其内源激素含量的影响。结果表明:土壤pH5.0、pH6.5、pH8.0处理下的马铃薯植株结薯率、单个薯重、株高、叶面积和整株干物质积累量均显著高于pH3.5、pH9.5处理,而pH5.0、pH6.5、pH8.0三个处理间无显著差异;’克新1号’品种的单株薯数在pH8.0处理下最高,而‘费乌瑞它’品种在pH5.0、pH6.5、pH8.0处理下明显高于其他两个处理。不同pH处理下,马铃薯块茎形成前后的叶片、匍匐茎中脱落酸(ABA)含量为pH6.5=pH8.0>pH5.0=pH9.5>pH3.5,而赤霉素(GA)含量、赤霉素比玉米素核苷(GA/ZR)值、赤霉素比生长素(GA/IAA)值均在pH9.5处理下最高,呈pH9.5>pH3.5>pH5.0=pH6.5=pH8.0;其脱落酸比赤霉素(ABA/GA)值则在pH5.0、pH6.5、pH8.0处理下显著高于pH3.5和pH9.5,这与马铃薯植株生长发育、结薯时间、结薯数变化具有高度一致性;说明,在极端的酸碱(pH3.5和pH9.5)条件下马铃薯块茎发育被抑制,其生产适宜的土壤pH阈值为5.0~8.0。

关键词：土壤pH 马铃薯块茎发育内源激素含量

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糖信号调控马铃薯块茎发育的研究进展

华中农业大学学报 2021年第4期40卷 27-35页

作者：单建伟柳俊索海翠王丽安康刘计涛景晟林李成晨宋波涛李小波广东省农业科学院作物研究所/广东省农作物遗传改良重点实验室广州510640 华中农业大学生命科学与技术学院武汉430070 华中农业大学园艺林学学院武汉430070

马铃薯是全球最大的非谷类粮食作物,在全球经济和粮食安全中发挥重要作用。块茎是马铃薯的经济器官和繁殖器官,存储了大量淀粉,其发育过程受糖信号调控。糖信号调控马铃薯块茎形态建成及库源关系。本文概述了植物糖信号途径,糖信号调控... 详细信息

马铃薯是全球最大的非谷类粮食作物,在全球经济和粮食安全中发挥重要作用。块茎是马铃薯的经济器官和繁殖器官,存储了大量淀粉,其发育过程受糖信号调控。糖信号调控马铃薯块茎形态建成及库源关系。本文概述了植物糖信号途径,糖信号调控马铃薯块茎形态建成、淀粉积累及其与光周期、植物激素等信号途径的关系等方面的研究进展,并在此基础上提出了糖信号调控马铃薯块茎发育的模式,旨在为进一步阐明糖信号调控马铃薯块茎发育的机制提供借鉴。

关键词：马铃薯块茎发育块茎形态建成库源关系光周期植物激素糖信号

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马铃薯块茎发育机理及其基因表达

植物学通报 2001年第5期18卷 531-539页

作者：柳俊谢从华华中农业大学生命科学技术学院武汉430070

马铃薯 (SolanumtuberosumL .)块茎是有块茎马铃薯植物的地下变态器官 ,它由匍匐茎顶端膨大形成。对于马铃薯块茎形成的生理机制已有许多研究 ,这些研究表明 ,块茎发生受许多因素的影响 ,总体来讲短日照、较低的温度以及离体条件下培养... 详细信息

马铃薯 (SolanumtuberosumL .)块茎是有块茎马铃薯植物的地下变态器官 ,它由匍匐茎顶端膨大形成。对于马铃薯块茎形成的生理机制已有许多研究 ,这些研究表明 ,块茎发生受许多因素的影响 ,总体来讲短日照、较低的温度以及离体条件下培养基较高的蔗糖浓度等有利于块茎形成 ,同时 ,块茎形成过程中内源激素亦发生一系列变化。然而 ,对于块茎形成中相关基因表达 ,进而调控块茎形成的系统研究目前还较滞后。已有研究显示 ,块茎形成与膨大涉及到一系列基因的表达与关闭 ,同时它也与淀粉合成和块茎储藏蛋白基因的表达有关。

关键词：马铃薯块茎发育基因表达机理