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。     

马铃薯(Solanum tuberosum L.)干旱胁迫生理特性及耐旱性分析

干旱是一个世界性问题,也是造成中国作物产量低的重要原因。为探究干旱胁迫对马铃薯生理的影响和鉴定耐旱材料,本研究以‘青薯9号’和‘陇薯5号’两基因型马铃薯组培苗为试材,用0%、10%、20%、30%和40%浓度(m/V)的PEG-6000胁迫96 h模拟干旱筛选适宜的胁迫浓度,在含有适宜胁迫浓度的培养液中培养0、20、24、48、72和96 h后,测定抗氧化酶活性、可溶性物质和丙二醛(MDA)含量的变化,最后利用差异变化的生理指标的抗旱系数及主成分分析综合评价马铃薯耐旱能力。结果表明:20%浓度PEG-6000是适宜的胁迫浓度。干旱胁迫处理后,与对照相比,‘陇薯5号’超氧化物歧化酶(SOD)有显著增加,过氧化物酶(POD)和丙二醛(MDA)没有显著差异,可溶性糖在20 h开始显著增加;‘青薯9号’SOD没有显著变化,POD活性显著下降,可溶性糖72 h显著增加,MDA含量没有显著变化。7项生理指标可作为鉴定指标进行主成分分析综合评价,并提取出3个主成分,累积贡献率达79.2%,综合得分评价结果表明,‘陇薯5号’的综合耐旱能力强于‘青薯9号’。本研究对马铃薯干旱胁迫生理特性及耐旱性进行深入研究以及培育耐旱性马铃薯具有重要意义。     

硒提高马铃薯幼苗抗寒性生理研究

低温胁迫是影响我国南方冬闲田马铃薯种植的一大阻碍因素，发生在马铃薯植株生长发育前期。以马铃薯品种金 湘为试材，研究不同硒浓度（1、3、5 mg·L^-1）和适宜浓度的喷硒次数（1、2、3 次）对马铃薯幼苗抗寒性的影响。结果表 明：外源喷施1、3、5 mg·L^-1 亚硒酸钠处理均可以提高低温胁迫下马铃薯叶片中叶绿素含量，降低叶片相对电导率以及丙 二醛（MDA）、H2O2 含量，且3 mg·L^-1 的喷施效果最佳。低温胁迫下喷施3 mg·L^-1 亚硒酸钠溶液1～3 次的幼苗叶绿素含 量高于未喷硒对照，MDA 和H2O2 含量均降低，且喷施2 次时效果最好。综上，适宜的喷硒浓度（3 mg·L^-1）和次数（2 次） 能在一定程度上降低低温胁迫所带来的伤害，从而提高马铃薯幼苗的抗寒性。     

湖南秋作马铃薯新品种比较试验

为了筛选出适合湖南秋作高温干旱天气条件的马铃薯品种,以费乌瑞它为对照,对7个马铃薯品种在秋作持续高温干旱条件下的农艺性状、产量、块茎品质和储藏性能等进行了综合比较分析.结果表明,参试品种对高温干旱天气的适应性差异主要由种薯耐高温干旱的差异性决定.7个参试品种平均出苗率74.72％,高于对照55.72％,出苗率超过90.00％的品种有华薯13号、华薯5号和华薯2号.受持续高温干旱天气影响,2019年湖南秋作马铃薯病毒病发生严重,其中华薯5号和华薯2号早疫病、晚疫病抗性强,产量稳定,华薯5号产量达32786.85 kg/hm2;10CH24和华薯1号种薯高温干旱耐受性较强,植株早疫病、晚疫病抗性强,产量稳定;综合评价机械耐受性强的品种有10CH24、费乌瑞它和华薯5号.其中10CH24薯形整齐,机械损伤后表皮完整、块茎渗透率较低,储藏期间呼吸强度变化小,贮藏品质佳.     

植物低温胁迫响应及研究方法进展

低温是植物生长过程中面临的主要非生物胁迫之一,植物的生长发育与生理代谢直接受到低温的影响。低温胁迫下,植物从内源激素、膜质组成、抗氧化成分及基因转录水平等多个方面做出复杂而剧烈的响应,因此,植物抗寒性研究是农业和植物领域研究的热点之一。本文从植物形态特征、生理生化变化、分子水平响应等方面系统论述植物低温胁迫响应机制;比较了直接、间接和综合评价植物耐低温性的研究方法;分析了植物抗冻锻炼、外源生长调节剂调控、基因工程等途径提升植物耐低温性的效果,并对以后的研究方向进行展望。     

103 份马铃薯种质资源的耐寒性评价

为评价马铃薯种质资源耐寒性鉴定指标和分析方法的可靠性，筛选不同耐寒性马铃薯材料，采用电导率法和田间自然霜冻法进行鉴定，用隶属函数法和聚类分析法对103 份马铃薯种质资源的耐寒性进行分析。结果表明，半致死温度和霜冻表型分级鉴定结合隶属函数法和聚类分析法能够有效评价马铃薯种质资源的耐寒性。采用上述方法进行综合评价，得到21份不耐寒材料和16 份较耐寒材料，为耐寒马铃薯资源定向收集提供参考。