马铃薯类胡萝卜素研究进展

马铃薯是我国第四大粮食作物,也是重要的粮菜兼用经济作物,对保障国家粮食安全、丰富菜篮子和增加农民收入意义重大.自然界中马铃薯的薯肉颜色呈现出从白色到奶油色、黄色到橙色以及红色到紫色等颜色的变化,而类胡萝卜素物质作为天然着色剂,是形成黄色、橙色、红色的主要色素物质,具有重要的生物学功能,不仅对马铃薯生长发育过程中块茎的颜色变化具有重要作用,而且还会影响其营养品质及商品价值.近几年,马铃薯遗传育种的目标正向着改善块茎的营养品质方向发展,高类胡萝卜素含量马铃薯品种的培育逐渐成为育种的重要方向.概述了马铃薯种质(包括栽培种四倍体和野生种二倍体)中所含类胡萝卜素的种类和含量、类胡萝卜素合成代谢途径中关键基因〔包括β-羟化酶(Chy)、玉米黄质环氧化酶(zep)、番茄红素ε-环化酶基因(LCYe)〕的克隆及其等位基因和单倍型的功能分析、利用常规育种和基因强化等手段提高马铃薯类胡萝卜素含量等方面的研究进展,并从马铃薯类胡萝卜素合成代谢途径调控基因的鉴定和富含高类胡萝卜素含量的野生型二倍体资源的利用方面展望马铃薯类胡萝卜素的研究方向,对今后马铃薯类胡萝卜素合成代谢相关基因调控表达调控、马铃薯高类胡萝卜素品种选育以及马铃薯营养品质改良改善方面的研究具有重要意义.     

马铃薯锌转运蛋白基因StZIP12调控锌吸收功能

马铃薯作为世界第四大粮食作物,是全球2/3人口的主食,是锌生物强化策略的重要目标作物,因此研究马铃薯锌吸收具有重要作用。锌转运蛋白调节植物锌吸收过程。本研究在前期研究基础上克隆了马铃薯锌转运蛋白基因StZIP12,定量PCR结果表明该基因在马铃薯各组织中均有表达,在新叶中表达量显著高于其他组织,且受到低锌诱导表达;利用异源酵母互补试验证实了StZIP12能够恢复锌吸收障碍酵母突变体ZHY3(zrt1zrt2)的锌吸收功能;利用转基因手段过表达StZIP12于马铃薯品种鄂薯3号,在缺锌处理下,与非转基因对照植株相比较,过表达StZIP12提高了转基因马铃薯株高,转基因组培苗的根长和总锌含量以及盆栽转基因植株块茎的锌含量增加,其中2个株系块茎锌含量分别比对照提高22.00%和32.95%。以上结果证明了StZIP12在马铃薯锌的吸收过程中起着重要调节作用,为马铃薯锌生物强化提供了理论依据。     

马铃薯GA2ox家族基因响应赤霉素(GA)和低温胁迫表达分析

本研究基于结构域筛选马铃薯(Solanum tuberosum)基因组，获得13个StGA2ox基因家族成员。生物信息学分析结果显示，StGA2ox家族基因分为C19和C20 2个家族，其中C19又分为2个亚族，13个StGA2ox基因不均匀得分布于8条染色体上，其中有5对共线性基因对，7号染色体上有3个基因形成1个串联重复基因簇。此外，StGA2ox启动子区域存在响应低温胁迫、植物激素等多种顺式作用元件。利用实时荧光定量PCR方法分析外源GA₃和低温胁迫处理条件下StGA2ox表达模式，所有StGA2ox基因均能够被外源GA₃诱导表达，其中StGA2ox2、StGA2ox4、StGA2ox8、StGA2ox9和StGA2ox10受低温胁迫诱导表达显著上调，暗示着这5个基因在调节马铃薯低温胁迫耐性中发挥重要功能，可以作为进一步开展马铃薯耐低温研究的候选基因。