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甘薯是我国重要的粮食作物和经济作物,由于起源于热带,采后甘薯块根在贮运过程中极易遭受冷害,影响其食用价值。前人研究表明,交替氧化酶(AOX)在植物抵抗低温逆境胁迫中发挥积极作用,但AOX在采后甘薯应答低温胁迫中的作用尚未有报道。本课题利用RACE-PCR技术结合转录组测序首次克隆了2个全长序列分别为1217 bp和1547 bp的甘薯交替氧化酶基因IbAOX1(GenBank:MG450567)和IbAOX2(GenBank:MG450566),IbAOX1的开放阅读框为951bp,拟编码317个氨基酸,IbAOX2的开放阅读框为1029 bp,拟编码343个氨基酸。经BLAST搜索,同源性分析,表明IbAOX1同属于AOX1家族,IbAOX2同属于AOX2家族。通过qRT-PCR、Western Blot等技术结合生理指标测定分析黄体酮(PROG)和水杨酸肟酸(SHAM)处理对低温下甘薯AOX表达、活性氧代谢、抗氧化系统、脯氨酸代谢、糖代谢和能量代谢的影响。结果表明:IbAOX1为应答低温胁迫的主要基因,而IbAOX2对低温几乎没有响应,并且PROG处理能够进一步提高交替氧化酶在低温胁迫下的基因和蛋白表达,提高了抗氧化酶(SOD、APX、CAT、GR)活性,减少了自由基(ROS)的积累、冷害指数(CI)、相对电导率和丙二醛(MDA)含量,提高了游离脯氨酸和还原性糖含量。而SHAM处理组与对照组相比明显加重了CI和相对电导率,提高了O2~-产生速率,降低了抗氧化酶活性和还原糖含量,从而加重了甘薯冷害,但SHAM处理组AOX基因和蛋白的表达与对照组相比没有明显差异。以上结果说明,PROG能够提高低温下甘薯AOX在基因和蛋白水平的表达,从而提高甘薯的抗冷性。