马铃薯气孔密度表皮模式因子StSTOMAGEN的克隆和功能分析

为了研究马铃薯EPFL9/StSTOMAGEN基因在气孔发育过程中的功能，从马铃薯品种大西洋中克隆得到气孔密度表皮模式因子StSTOMAGEN，将其通过农杆菌介导的遗传转化方法，在拟南芥中异位表达，对该基因的表达特性及功能进行分析。结果显示：StSTOMAGEN主要定位于细胞间隙和细胞核，并且它在顶端未展开叶中表达最多，表达量在1 d中呈现周期性变化，长日照条件下（16 h/8 h，光/暗），在授时因子为20 h时表达量最高；聚乙二醇（PEG）模拟干旱胁迫处理4 h后其表达量达到最高，而脱落酸（ABA）和NaCl胁迫处理后，其表达水平呈现出持续降低的趋势。功能鉴定表明，过表达StSTOMAGEN基因的拟南芥（ST）相对于野生型（WT）气孔密度增大63%~83%，光合速率增大36%~42%。此外，ST植株离体叶片的水分散失速率增大24%~55%，离体叶片H₂O₂含量也显著升高，约为野生型的50%~100%。干旱胁迫下，ST株系的光合速率、F_v/F_m和瞬时水分利用效率都显著低于野生型，其中光合速率降低55%~66%，F_v/F_m降低22%~50%，瞬时水分利用效率降低11%~12%。综上结果可知，表皮模式因子StSTOMAGEN通过正调控气孔密度而降低植物的抗旱性，该结果为后期通过基因编辑技术降低StSTOMAGEN基因的表达，培育抗旱节水型马铃薯新品种奠定理论基础。

Cloning and functional analysis of potato stomatal density epidermal patterning factor StSTOMAGEN