馬鈴薯塊莖形成的光周期調(diào)控機理研究取得新進展

2018年12月15日，《The Plant Journal》在線發(fā)表了華中農(nóng)業(yè)大學馬鈴薯團隊題為“Phytochrome F plays critical roles in potato photoperiodic tuberization”的學術(shù)論文。論文揭示了光敏色素F和光敏色素B以異源二聚體的形式介導馬鈴薯光周期塊莖形成的潛在調(diào)控模式，深化了對馬鈴薯長日照適應性進化的認知。

研究發(fā)現(xiàn)，長日照抑制結(jié)薯決定了馬鈴薯對栽培區(qū)域的適應性，其調(diào)控機制既是馬鈴薯進化研究的一個熱點，也關系到馬鈴薯廣適品種的選育。華中農(nóng)業(yè)大學馬鈴薯團隊創(chuàng)建了結(jié)薯對光周期反應具有明顯差異的遺傳材料，經(jīng)轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)光受體基因與結(jié)薯的光周期響應有關。進一步利用獨特的試管薯研究平臺，通過調(diào)控所有5個馬鈴薯光敏色素基因在馬鈴薯中的表達，首次證明光敏色素F（StPHYF）參與了長日照抑制塊莖形成的生物學過程。研究表明，長日照能夠促進StPHYF與光敏色素B（STPHYB）結(jié)合形成異源二聚體，穩(wěn)定馬鈴薯CONSTANS同源蛋白——StCOL1。這種穩(wěn)定激活了FLOWERING LOCUS T家族StP5G基因的表達，進而抑制了對塊莖形成有利的StSP6A基因表達，使馬鈴薯在長日照條件下結(jié)薯受阻。利用干涉StPHYF基因的接穗進行嫁接證明，StPHYF在地上部分作為光受體功能的喪失，能夠使信號長距離運輸?shù)降叵?，使只能短日照結(jié)薯的砧木在長日照下正常結(jié)薯。研究提出了光敏色素F和光敏色素B以異源二聚體的形式介導馬鈴薯光周期塊莖形成的潛在調(diào)控模式，深化了對馬鈴薯長日照適應性進化的認知。