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马铃薯(Solanum tuberosum L.),属于世界第三大重要农作物,低温危害一直是限制马铃薯产业发展的主要因素之一。因此,开展马铃薯耐受低温相关的研究,意义重大。本实验室前期利用甲基化敏感扩增多态性(methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)技术获得了3个与马铃薯低温应答相关的基因,分别是琥珀酰辅酶A连接酶α亚基(succinyl-CoA ligase subunitα,StSUCLα)、醛酮还原酶(aldo-keto reductase,StAKR)、叶绿素a-b结合蛋白(chlorophyll a-b binding protein,StCab)。为了确定这三个基因在马铃薯响应低温胁迫过程中的功能,该研究以马铃薯主栽品种“大西洋”为材料,利用qPCR技术分析了StSUCLα、StAKR和StCab表达与低温胁迫之间的相关性;利用VIGS技术在本氏烟草中沉默了NbSUCLα、NbAKR和NbCab,观察植物的发育表型及低温耐受能力,初步分析了3个基因的功能;利用Confocal技术对StAKR和StCab进行了亚细胞定位分析;利用qPCR技术分析了马铃薯甲基转移酶基因在低温下的表达情况。主要结果如下:(1)低温胁迫“大西洋”后,随着低温胁迫时间的延长,结果发现:马铃薯中编码DNA甲基转移酶基因表达发生改变,DNA甲基转移酶响应马铃薯低温胁迫;三个目的基因的表达也发生了变化。StSUCLα基因在前12 h表达上调,在接下来的24 h表达下调,并且在36 h时其表达又上调,最终在72 h时StSUCLα基因表达量达到最高。与对照比,低温下StSUCLα基因表达量高于对照;StAKR基因在低温处理下前12 h表达上调,之后基因表达水平均低于0 h的表达水平。与对照相比,在0~12 h时低温下StAKR基因的表达量高于对照,而在12~72 h时间段内低温下StAKR基因的表达量低于对照;低温胁迫马铃薯后,StCab基因表达下调。与对照相比,整个处理时间段内低温下StCab基因表达量始终低于对照。(2)该研究选择了四个最常见的编码DNA甲基转移酶的基因,即NbMET1、NbDRM2、NbCMT3和NbROSI。结果显示:NbMET1、NbDRM2和NbROSI基因下调导致NbSUCLα基因表达显著上调;NbCMT3和NbROSI基因下调导致NbAKR基因表达显著上调;NbMET1、NbDRM2、NbCMT3和NbROSI基因下调导致NbCab基因表达显著上调。(3)低温处理“大西洋”后,通过重亚硫酸盐测序法(BSP)分析发现在选定的StSUCLα基因组序列中,有一个胞嘧啶位点的甲基化状态发生改变(C-T-C-T),48 h发生甲基化,60 h发生去甲基化。(4)目的基因VIGS植物的半定量RT-PCR检测结果表明:本氏烟草中NbSUCLα、NbAKR、NbCab基因表达下调,基因沉默成功。NbSUCLα基因表达下调导致叶片呈勾状且生长受阻;与对照组相比,NbAKR基因表达下调导致株高变矮矮;NbCab基因沉默导致植物叶片变黄且黄化叶的叶绿素浓度和光合效率降低。之后,对NbSUCLα、NbAKR VIGS植物进行低温敏感性分析,结果发现:NbSUCLα和NbAKR基因的下调导致植物对低温的敏感性增强,初步表明NbSUCLα和NbAKR为耐受低温胁迫的正调控基因。(5)通过Confocal分析发现StAKR和StCab都定位在叶绿体上。该研究通过分析StSUCLα、StAKR和StCab基因的功能,为后续马铃薯耐受低温育种与生产提供理论依据和基因储备,保障马铃薯稳定丰收。