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GA3 和 ABA 对马铃薯薯形的影响

浏览:53 发表时间:2020-10-12 14:55:31

高 ABA 含量、低 GA 含量的马铃薯品种为圆形,反之为椭圆形

文章作者:胡月清 

发表单位:宜春学院生命科学与资源环境学院

中文核心期刊: 江苏农业科学



研究背景:

薯形是马铃薯的一个重要农艺性状,野生种薯形非常丰 

富,但是由于只有形状优良、整齐一致的薯形才被育种者 

选择和保留,所以栽培种的薯形变异较少,大多为圆形、椭圆形、长形 3 种类型。薯形不但是品种鉴别的重要依据,也是不同食品加工需求的重要筛选指标。长薯形的马铃薯通常被用作加工成薯条,而圆薯形的马铃薯通常被加工成薯片。相对马铃薯产量及抗性的研究,目前关于薯形方面的研究较少。块茎的诱导受赤霉素(GA3) 和脱落酸( ABA) 等多种植物激素的控制,而形态的建成伴随着块茎的发育而发生。既然 GA3 和 ABA 可以拮抗地调控块茎的形成,那么它们也有可能调控块茎的形态建成即薯形,本研究正是基于此推测而展开的。薯形是马铃薯的一个重要外观品质,无论是直接鲜食,还是加工成各种产品后食用,对块茎的形状都有严格的要求。为了方便去皮,鲜食消费者往往选择块茎大小均匀、形状规则的品种。圆薯形品种大西洋( Atlantic) 是炸薯片的最佳选择,长形品种夏波蒂( Shepody) 和布尔班克( Burbank) 则是炸薯条的最适品种。所以,薯形的遗传研究对于选育满足食品工业不同加工需求和鲜薯消费需求的新品种具有十分重要的意义。 

研究内容:

本研究的 2 个品种 PB06 和会- 2 分别是圆薯形品种和椭圆形薯形品种。在研究植物激素对块茎发育的调控时发 

现,长薯形品种会-2 的块茎中相对圆薯形品种 PB06 具有更高的 GA3 含量、GA3 含量/ABA 含量的值和更低的 ABA 含量。由此推测,植物激素 GA3 和 ABA 可能与块茎的形态建成相关。试管薯体系的验证结果表明,添加 0.01 μmol/L GA3 后试管薯的薯形显著变长,当添加 0. 1 μmol/L GA3 后纵径与横径的比值达到 2. 29,而同时添加 ABA 后纵径与横径的比值缩小,该结果与上述“高 ABA 含量、低 GA 含量的马铃薯品种为圆形,反之为椭圆形( 长形) ”的结果相一致。 ABA 与 GA3 是一对经典的植物激素组合,二者在种子的休眠与萌发、根的发育及开花等方面都表现出拮抗的生物学效应,因此它们的平衡对植物生长发育是必要的。块茎形成过程中 ABA 与 GA3 也存在拮抗效应,GA3 为抑制块茎形成的植物激素,而 ABA 是促进因子,马铃薯块茎的形 

态建成与块茎发育是同步的,既然 ABA 与 GA3 拮抗调控块 

茎的形成,那么它们对薯形的形成可能也有类似的作用。但 

是,这种拮抗效应是如何产生的、有哪些因子在精细调控这种拮抗、这 2 种植物激素合成及信号途径的重要基因与已知的薯形控制基因间存在怎样的互作关系,是今后研究须要解决的重要科学问题。

研究结果:采用高效液相色谱串联质谱法测定马铃薯 2 个不同薯形品种会-2 和 PB06 成熟块茎中植物激素赤霉素(GA3) 及脱落酸(ABA) 的含量,发现椭圆薯形品种会-2 成熟块茎中 GA3 含量高、ABA 含量低,相反圆薯形品种 PB06 块茎中 GA3 含量低、ABA 含量高。由此推测,植物激素 ABA 和 GA3 可能参与调控马铃薯块茎形状的发育。外源添加植物生长调节剂 GA3 及 ABA 同样影响试管薯的形状。添加 0.01 μmol/L GA3,试管薯纵茎与横径的比值增加到1. 50; 添加 5 μmol/L ABA,块茎纵径与横茎的比值轻微下降,与对照相比没有显著差异。但是同时添加 0.01 μmol/L GA3 和 5 μmol/L ABA,试管薯纵茎与横径的比值相对单独添加 0.01 μmol/L GA3 显著降低到1.37。因此,ABA 和GA3 在调控试管薯的薯形中起到拮抗效应,该作用可能是通过影响薯形相关基因的表达或关闭而实现的。



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