马铃薯低温响应的ScmiR390-5p及其靶基因表达与结构分析

【目的】研究马铃薯富含亮氨酸重复序列(leucine-rich repeat receptor-like protein kinase LRR-RLK)类受体蛋白激酶基因SCLRRK1受miR390（ScmiR390-5p）调控响应非生物胁迫的机理。【方法】通过低温响应马铃薯miRNA测序分析与靶基因预测,发现ScmiR390-5p通过调控1个可能的LRR类受体蛋白激酶基因对低温做出响应;利用实时荧光定量PCR技术（Quantitative Real-time PCR,RT-qPCR）验证ScmiR390-5p和SCLRRK1响应低温胁迫的表达情况;利用RLM-5′RACE确定ScmiR390-5p作用于SCLRRK1的切割位点;利用PCR技术克隆得到SCLRRK1的DNA序列和CDS序列,生物信息学分析SCLRRK1的结构和功能;利用RT-qPCR分析ScmiR390-5p/SCLRRK1在马铃薯各组织中的表达情况及其响应各种非生物胁迫的表达情况。【结果】RT-qPCR结果表明,低温诱导ScmiR390-5p表达,SCLRRK1的表达则受到低温的抑制,ScmiR390-5p和SCLRRK1的表达在低温胁迫下呈负相关性;RLM-5′RACE分析表明,ScmiR390-5p作用于SCLRRK1的切割位点是ATTCCT//CCTGAGTT,马铃薯ScmiR390-5p/SCLRRK1调控模块在低温响应中起作用。克隆结果表明SCLRRK1的CDS序列长度为2 685 bp,编码894个氨基酸,DNA序列长度为3 549 bp,含有1个内含子、2个外显子、3′非编码区和5′非编码区,ScmiR390-5p的靶位点位于SCLRRK1 CDS序列内部（960—981 bp,GGAACTATTCCTCCTGAGTTT）。生物信息学显示SCLRRK1是1个富含亮氨酸重复序列(leucine-richrepeat,LRR)的类受体蛋白激酶基因,编码的蛋白属于跨膜分泌蛋白。马铃薯组织表达RT-qPCR分析显示,ScmiR390-5p在叶中的表达量最高,根次之,茎中（地上茎、块茎和匍匐茎）表达量较低;而SCLRRK1的表达情况与ScmiR390-5p相反,其在叶中的表达最低,在茎中表达最高（匍匐茎>块茎>地上茎）。多种非生物胁迫结果显示,ScmiR390-5p和SCLRRK1表达在NaCl胁迫下呈负相关,ScmiR390-5p受到NaCl胁迫诱导表达。与对照相比,ABA和6-BA处理下ScmiR390-5p表达先下降之后呈波浪小幅回调;6-BA处理下SCLRRK1表达持续升高,ABA处理下SCLRRK1表达先上升后下降。GA₃、PEG和IAA处理8 h时,ScmiR390-5p的表达达到峰值,GA₃、PEG和IAA处理都能诱导SCLRRK1表达,但其变化趋势与ScmiR390-5p相关性不强。【结论】SCLRRK1具备编码LRR类受体蛋白激酶的核酸、氨基酸序列和结构基础,是ScmiR390-5p的靶基因;ScmiR390-5p/SCLRRK1调控模块在马铃薯组织器官中具备明显作用;ScmiR390-5p在转录后水平通过抑制马铃薯SCLRRK1的表达对低温胁迫做出响应,同时,马铃薯ScmiR390-5p/SCLRRK1调控模块在NaCl和6-BA胁迫响应中起作用,但不对ABA、GA₃、IAA和PEG胁迫做出响应,ScmiR390-5p和SCLRRK1分别在转录水平受到ABA、GA₃、IAA和PEG胁迫信号调控。     

遮光处理对马铃薯农艺性状和产量的影响

以3个常规马铃薯栽培品种费乌瑞它、紫玉、冀张薯12号为材料,进行非全程45%遮光、全程45%遮光、非全程70%遮光、全程70%遮光处理,比较分析马铃薯的植株生长势、产量及其构成性状受光照的影响效果。结果表明:马铃薯植株生长、产量及其构成性状等都呈现出对照、非全程45%遮光、全程45%遮光、非全程70%遮光、全程70%遮光依次递减的变化趋势;遮光条件下马铃薯株高显著增加,但费乌瑞它的株高随遮光程度增加变化不大;紫玉的主茎数对光照不敏感,费乌瑞它和冀张薯12的主茎数随光照强度的减弱而减少;冀张薯12植株的干物质量受遮光影响最大;马铃薯单株薯质量和商品薯质量受遮光影响最大,单薯质量受遮光影响最小,非全程45%遮光处理只对费乌瑞它和紫玉单株薯质量产生显著影响,相同条件下冀张薯12的商品薯质量也显著下降;全程45%遮光处理下紫玉、费乌瑞它的单株块茎数,费乌瑞它、紫玉、冀张薯12的单株薯质量和紫玉的商品薯重都显著降低,遮光程度达到70%时(非全程、全程)所有结薯性状因子都显著下降;费乌瑞它在遮光为45%条件下减产41.6%~44.5%,非全程70%遮光下减产67.8%,而全程遮光条件下的减产86.6%,全程遮光和非全程遮光之间差异不明显;冀张薯12和紫玉在非全程45%遮光下减产都在30%以内,冀张薯12在全程45%遮光条件下减产57.4%,紫玉减产41.1%,全程70%遮光下冀张薯12减产达87.5%,紫玉减产78.8%。综合试验结果,费乌瑞它和紫玉前期耐弱光,产量构成性状受光照影响较小,生育期短,较适宜中国南方冬作栽培。     

差异显示技术在马铃薯基因功能研究中的应用

近年来,包括马铃薯在内的植物功能基因组学研究得到飞速发展。基因差异表达技术的日趋完善,为探讨动植物特定的遗传现象、规律及抗逆机制研究提供了极大的方便。文章论述抑制性消减杂交技术、cDNA—AFLP技术、cDNA微阵列（也称为cDNA芯片）等技术在马铃薯基因功能研究中的最新进展。     

加拿大马铃薯品种繁育与种薯生产概况

加拿大是全球主要农产品生产国和出口国之一,农业产业发达。依托国家高强度农业科研投入、严格的品种繁育与释放程序,完备的种薯生产与质量安全保障体系,加拿大马铃薯产品与种薯质量一直位居世界前列。本文从马铃薯研究与发展体系、品种繁育与释放体系和种薯生产与质量安全保障体系等方面对加拿大马铃薯产业进行分析,希望能为中国马铃薯产业发展提供有益的启示。     

湖南武陵山区野生阳荷红色素的理化性质研究

以湖南武陵山区野生阳荷为材料提取花苞红色素,研究pH值、糖类、防腐剂、氧化还原剂以及金属离子对色素稳定性的影响。结果表明:阳荷红色素对pH值较敏感,酸性条件有利于色素稳定;糖类和防腐剂中的山梨酸钾和苯甲酸钠对阳荷红色素的稳定性无不良影响;抗坏血酸有增色效应,体系中添加12%(v/v)以内的H2O2对色素的吸光值无明显影响;Fe3+、Fe2+、Ca2+、Al3+对阳荷红色素影响较大,Mg2+、Al3+、Cu2+次之,具有增色效应,K+、Na+对阳荷红色素没有影响。     

猕猴桃果实成熟前补钙对果实含钙量的影响

猕猴桃果实成熟前用喷叶法和喷果法补钙，可显著提高果实中的钙含量。喷叶较喷果效果好。用Ca(NO3)2喷叶，比用CaCl2处理效果好，差异显著。而果实对CaCl2和Ca(NO3)2的吸收选择性差异不显著。经补钙处理的果实采后进行贮藏效果观察发现：用Ca(NO3)2喷叶处理的果实贮藏性较好，用其喷果处理次之；用CaCl2喷果和喷叶处理的果实贮至28天软果率均达到90％。     

拟南芥AKIN11基因的过表达及其功能分析

将蔗糖非发酵基因相关蛋白激酶AKIN11克隆到植物表达载体pEGAD的35S启动子下游与GFP融合,基因枪法导入洋葱表皮细胞进行瞬时表达,发现集中在细胞核内表达.农杆菌介导花序浸泡法转化拟南芥,Basta筛选和RT-PCR鉴定得到两个遗传稳定的T3代转基因株系.突变体和野生型的表型没有明显差异,但突变体叶片中淀粉含量较野生型增加.RT-PCR分析淀粉合成途径关键酶的mRNA水平,发现突变体中腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶表达量增加,而α-淀粉酶却没有变化.表明AKIN11基因可能在拟南芥淀粉积累途径中起着重要的调节作用.     

低温逆境对马铃薯叶片光合作用的影响

为评价低温胁迫下不同马铃薯品种的光合适应性,以7个马铃薯普通栽培品种和2个湖南马铃薯地方种为材料,分析低温(5、10 ℃,以20 ℃为对照)对马铃薯光合作用的影响。结果表明：马铃薯净光合速率随环境温度的降低而下降,所有供试材料表现出相同的变化趋势,但不同材料之间的下降幅度存在差异,与20 ℃相比,金山薯、中寨黄皮、中薯3号和中薯5号10 ℃时最大净光合速率的下降幅度分别为51.0%、33.4%、44.5%和42.6%,费乌瑞它和湘马铃薯1号的下降幅度均为14%～17%,以上供试材料与对照的差异均达显著水平(P<0.05),克新系列(1、3、4号)的降幅在4.5%以内,与对照的差异无统计学意义(P﹥0.05);10 ℃下所有供试马铃薯材料的表观量子速率、光饱和点、光补偿点、气孔导度和蒸腾速率均显著低于对照(P<0.05),费乌瑞它、中薯3号和湘薯1号在5 ℃时的最大净光合速率分别为9.85、7.54、5.13 μmol/(m2/s),以上3种材料的气孔导度为对照的25%~30%,其他供试马铃薯材料的光合作用则基本停止;随着环境温度由20 ℃降到5 ℃,马铃薯叶片胞间CO2浓度先下降后升高。综合考虑,认为5 ℃下马铃薯光合作用的特点可以作为对其进行耐寒性评价的依据。