StHAB1及StHAB1G276D调控马铃薯抗旱和生长发育的功能鉴定和机制解析
脱落酸（Abscisicacid，ABA）在植物的逆境响应和生长发育调控中发挥重要的功能，已有的报道表明ABA在马铃薯的抗逆和生长发育中起到重要作用，然而ABA信号传导基因在马铃薯中的功能研究鲜有报道。PP2CA（ProteinPhosphatases2CA）家族蛋白是最早被鉴定到的ABA信号传导组分之一，根据实验室前期的数据，本研究鉴定到了一个参与马铃薯ABA信号传导的经典PP2CA家族基因Soltu.DM.03G036680.4（StHAB1），并对该基因调控马铃薯抗旱和生长发育的功能和机制进行了鉴定和解析。主要得到了以下结果： 1.马铃薯ABA信号传导通路成员StPYLs、StPP2CAs和StSnRK2s的鉴定。在马铃薯中分别鉴定到了15个StPYLs、13个StPP2CAs和8个StSnRK2s。Soltu.DM.03G036680.4与拟南芥的HAB1具有最近的进化关系，正式将其命名为StHAB1。 2.StHAB1的表达模式分析和亚细胞定位分析。ProStHAB1:GUS转基因株系的染色结果和qRT-PCR实验结果表明StHAB1在马铃薯的所有组织中均有表达。亚细胞定位结果表明该基因定位于细胞核和细胞质。 3.StHAB1与StSnRK2s和StPYLs的互作模式分析。酵母双杂交和双分子荧光互补表明StHAB1与4个StSnRK2s互作，且与气孔调节因子StOST1强烈互作，暗示StHAB1可能在马铃薯的抗旱中发挥功能。酵母双杂交表明StHAB1以部分依赖于ABA的方式与StPYLs成员互作。StHAB1第276位Gly残基突变为Asp残基几乎可以完全破坏StHAB1与StPYLs之间的互作，因此StHAB1G276D可能与拟南芥abi1-1类似是一个显性突变基因。 4.StHAB1是一个马铃薯ABA信号传导的负调控因子。Ri-StHAB1植株相比于野生型植株E3对ABA更加敏感，而OE-StHAB1G276D植株相比于E3对ABA极度不敏感。异源表达StHAB1G276D的拟南芥对ABA极度不敏感，能够在含有高浓度ABA的培养基上萌发和生长，说明HAB1的显性突变在不同物种ABA信号传导中的功能相对保守。 5.StHAB1参与马铃薯的抗旱。干旱实验表明Ri-StHAB1植株相比于野生型植株更抗旱，而OE-StHAB1G276D植株对干旱极度敏感。气孔观察结果表明StHAB1通过控制气孔的关闭调控马铃薯的抗旱性。 6.StHAB1及其显性突变基因StHAB1G276D调控马铃薯多种生长发育过程。 Ri-StHAB1植株节间变少、株高变矮，而OE-StHAB1G276D植株节间变多、株高变高、叶片变小、块茎产量减少、腋芽极度伸长。其中，RNA-Seq数据分析的结果表明StHAB1G276D可能通过调节分枝特异性因子StBRC-like、StTIE1和StCEN1的表达来控制马铃薯的腋芽伸长。 7.StHAB1G276D可能通过StSnRK2.1-StFDL1γ模块来调节马铃薯的块茎发育。 RNA-Seq的分析结果表明块茎发育正调控因子StFDL1γ在OE-StHAB1G276D植株中显著下调，进一步的实验表明StSnRK2.1与StFDL1γ互作，暗示StFDL1γ可能受到ABA信号转录水平和磷酸化水平的双重调控。
马铃薯;ABA;StHAB1;显性突变;生长发育
华中农业大学
硕士
蔬菜学
宋波涛
2022
中文
S532
2023-02-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）