【摘 要】
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马铃薯是重要的粮蔬兼用作物,对保障我国粮食安全,推动国家乡村振兴与精准扶贫战略具有重大意义。但是,马铃薯块茎休眠难调控的问题长期制约着其产业发展。本实验室前期发现Snakin-2（StSN2）延长马铃薯块茎休眠,但其延长块茎休眠具体作用机制完全不清楚。为此,本研究利用不同表达水平的StSN2转基因材料,首先验证了StSN2延长块茎休眠的功能,并分析StSN2对块茎表皮形态及细胞排列的影响;进一步通
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马铃薯是重要的粮蔬兼用作物,对保障我国粮食安全,推动国家乡村振兴与精准扶贫战略具有重大意义。但是,马铃薯块茎休眠难调控的问题长期制约着其产业发展。本实验室前期发现Snakin-2（StSN2）延长马铃薯块茎休眠,但其延长块茎休眠具体作用机制完全不清楚。为此,本研究利用不同表达水平的StSN2转基因材料,首先验证了StSN2延长块茎休眠的功能,并分析StSN2对块茎表皮形态及细胞排列的影响;进一步通过代谢组学鉴定到StSN2对木质素合成通路的影响,再利用CoIP-MS寻找StSN2互作蛋白,最终明确了StSN2延长块茎休眠的作用机制。本论文主要研究结果如下:（1）StSN2促使块茎皮层细胞排列规整,减少块茎水分散失,增加表皮光泽度。休眠期统计结果表明过表达StSN2材料OE-SN2-#11和OE-SN2-#27延长块茎休眠约15 d。（2）木质素含量测定结果表明StSN2降低块茎皮层木质素含量。通过蛋白组学、qRT-PCR及酶活性分析发现StSN2显著抑制了木质素合成关键酶COMT、CCR、CAD和POD表达与活性。同时,StSN2通过抑制SOD活性增强CAT活性,减少H2O2含量。（3）类靶向代谢组分析共鉴定了453种差异代谢产物,包括木质素单体芥子醇、松柏醇等13个合成木质素相关代谢物。代谢组结果表明,马铃薯StSN2下调木质素合成路径中阿魏酸、芥子醇和松柏醇等相关物质。（4）为明确StSN2直接调控休眠的作用,筛选StSN2互作蛋白。制备了两种StSN2抗体,并利用CoIP-MS在RNAi-SN2和OE-SN2块茎中分别筛选到互作蛋白323个与272个,其中共鉴定到7个POD蛋白,初步判定StSN2可能与POD互作调控木质素合成最终延长块茎休眠。（5）检测块茎贮藏过程中StSN2在不同组织中的表达模式。结果表明,随着贮藏时间变化,StSN2表达量先上升后下降,在45 d达到最高值。而组织特异性表达分析显示块茎组织中StSN2表达量最高,茎中几乎无表达,而根和叶在转录水平和蛋白质水平呈现不同的表达趋势。综上表明,StSN2可能通过与POD互作抑制木质素合成,改变皮层组成成分和结构,减缓蒸腾作用从而延长块茎休眠;同时,StSN2抑制了促进块茎萌芽的H2O2积累。因此,本研究明确了StSN2延长块茎休眠的功能,并揭示了StSN2抑制木质素合成和H2O2积累的作用机制,为StSN2功能研究以及马铃薯科学贮藏奠定了理论基础。
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