【摘 要】
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愈伤是马铃薯块茎采后的典型反应,愈伤组织的形成与多种代谢有关,其中活性氧在愈伤组织单体的聚合方面发挥了积极的作用,但其详细的产生及调控机制不明。本研究以“大西洋”马铃薯试管苗为材料,在根据块茎愈伤转录组分析筛选出StCDPK29的基础上,构建过表达载体和干扰表达载体,经农杆菌介导转入马铃薯,筛选并获得StCDPK29转基因突变株及块茎。通过测定转基因块茎伤口处活性氧含量,观察软木脂和木质素的积累,
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目“StCDPK29和StNOXC在ASM促进马铃薯块茎愈伤中的功能研究”（31772040）
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愈伤是马铃薯块茎采后的典型反应,愈伤组织的形成与多种代谢有关,其中活性氧在愈伤组织单体的聚合方面发挥了积极的作用,但其详细的产生及调控机制不明。本研究以“大西洋”马铃薯试管苗为材料,在根据块茎愈伤转录组分析筛选出StCDPK29的基础上,构建过表达载体和干扰表达载体,经农杆菌介导转入马铃薯,筛选并获得StCDPK29转基因突变株及块茎。通过测定转基因块茎伤口处活性氧含量,观察软木脂和木质素的积累,分析转基因块茎下游StNOXs和StSODs家族基因成员表达量,评价StCDPK29在马铃薯块茎愈伤活性氧产生中的作用。结果表明:1.转录组结果显示,StCDPKs基因分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个亚家族,其中StCDPK29表达量最大,位于第Ⅲ亚家族,与番茄的LeCDPK29同源性最高。StCDPK29参与编码了一个由705个氨基酸组成性质稳定的疏水性蛋白,相对分子量为172545.9kDa。2.利用双酶切法和Gateway技术分别构建了StCDPK29过表达载体PBI121-CDPK29以及干扰表达载体pHellsgate-CDPK29,采用农杆菌侵染试管薯的方法获得转基因植株及块茎。通过构建eGFP-CDPK29融合表达载体,结合激光共聚焦显微镜观察发现,StCDPK29编码蛋白定位于细胞质膜和细胞核。3.过表达块茎伤口处O2-和H2O2的含量显著高于野生型,软木脂和木质素的积累量显著提高,积累速度也较野生型提前。而干扰表达块茎伤口处O2-和H2O2的含量显著低于野生型,软木脂和木质素的积累量较低,积累速度更缓慢。4.过表达块茎中StNOXs基因家族成员均显著上调,干扰表达块茎中均显著下调,其中StNOXA在损伤后24h时表达量最大,StNOXB和StNOXC在整个愈伤期间均显著表达。由此表明,StCDPK29调控了愈伤早期的StNOXA及整个愈伤期间的StNOXB和StNOXC表达。5.过表达块茎中StSODs基因家族成员均显著上调,干扰表达块茎中均显著下调。StSODs在损伤后24h内出现一次表达峰,之后在14d时出现第二次表达峰,其中St[Cu-Zn]-SOD和StFe-SOD在愈伤后8h时表达量最大,StMn-SOD在损伤后12h时表达量最大。综上所述,StCDPK29可时序调控StNOXs和StSODs某些家族成员的表达量,直接影响马铃薯块茎伤口处活性氧的积累,在马铃薯块茎愈伤组织的形成中具有重要的作用。
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