馬鈴薯塊莖形成的光周期調控機理研究取得新進展

2018年12月15日，《The Plant Journal》在線發表了華中農業大學馬鈴薯團隊題為“Phytochrome F plays critical roles in potato photoperiodic tuberization”的學術論文。論文揭示了光敏色素F和光敏色素B以異源二聚體的形式介導馬鈴薯光周期塊莖形成的潛在調控模式，深化了對馬鈴薯長日照適應性進化的認知。

研究發現，長日照抑制結薯決定了馬鈴薯對栽培區域的適應性，其調控機制既是馬鈴薯進化研究的一個熱點，也關系到馬鈴薯廣適品種的選育。華中農業大學馬鈴薯團隊創建了結薯對光周期反應具有明顯差異的遺傳材料，經轉錄組分析發現光受體基因與結薯的光周期響應有關。進一步利用獨特的試管薯研究平臺，通過調控所有5個馬鈴薯光敏色素基因在馬鈴薯中的表達，首次證明光敏色素F（StPHYF）參與了長日照抑制塊莖形成的生物學過程。研究表明，長日照能夠促進StPHYF與光敏色素B（STPHYB）結合形成異源二聚體，穩定馬鈴薯CONSTANS同源蛋白——StCOL1。這種穩定激活了FLOWERING LOCUS T家族StP5G基因的表達，進而抑制了對塊莖形成有利的StSP6A基因表達，使馬鈴薯在長日照條件下結薯受阻。利用干涉StPHYF基因的接穗進行嫁接證明，StPHYF在地上部分作為光受體功能的喪失，能夠使信號長距離運輸到地下，使只能短日照結薯的砧木在長日照下正常結薯。研究提出了光敏色素F和光敏色素B以異源二聚體的形式介導馬鈴薯光周期塊莖形成的潛在調控模式，深化了對馬鈴薯長日照適應性進化的認知。