近日，甘肃农业大学干旱生境作物学国家重点实验室张宁教授团队在植物科学权威期刊《Frontiers in Plant Science》 （Q2，影响因子6.627）发表了题为 “StTCP15 regulates potato tuber sprouting by modulating the dynamic balance between abscisic acid and gibberellic acid” 的研究论文。该研究揭示了马铃薯块茎的发芽机制。
植物科学权威期刊《Frontiers in Plant Science》
马铃薯生命周期的主要阶段是从块茎休眠到发芽，然而，控制这些过程的机制仍然知之甚少。TCP（Theosinte branch I，Cycloidea，proliferationcell factors 1 and 2）转录因子在植物生长、休眠的相关发育过程中起着关键作用。先前有研究表明，TCP转录因子StTCP15有促进发芽的作用。
为了阐明StTCP15基因的功能，从马铃薯品种“Desiree”中克隆了该基因，该基因编码由414个氨基酸组成的多肽，主要存在于细胞核中。StTCP15过表达系的马铃薯块茎提前发芽，而下调StTCP15表达系的薯块茎表现出延迟发芽。此外还发现StTCP15的过表达系极显著降低了脱落酸（ABA）/赤霉素（GA3）的比率，在下调StTCP15的表达系中发现了相反的结果。
研究人员通过酵母双杂交筛选了三种相互作用蛋白StSnRK1、StF-Box和StGID1，并通过酵母双杂交和荧光素酶互补实验进行了验证，表明StTCP15可以影响ABA和GA3信号通路来调节马铃薯块茎的休眠和发芽。
△ 图2
StTCP15在马铃薯块茎休眠和发芽过程中的假定途径模型
△ 图3
荧光素酶互补分析
荧光素酶互补分析表明，StTCP15可以分别与烟草叶细胞中的StSnRK1、StF-box和StGID1相互作用。在相应的阴性对照中未检测到LUC信号。实验研究数据由PlantView系列植物活体成像系统获得。
总的来说，这些结果表明，StTCP15通过影响ABA和GA3之间的动态平衡来调节马铃薯块茎的休眠和发芽。
据悉，干旱生境作物学国家重点实验室立足西北地区干旱缺水严重，但光资源丰富，且部分逆境有利于作物优良品质形成的自然资源基础。面对区域粮食安全、品质农业和生态安全需求，实验室以小麦、玉米、马铃薯、油菜等作物为主要研究对象，开展作物抗逆增产和品质调优基因发掘以及抗旱优质种质创新与品种培育，为我国西北乃至全国干旱地区作物抗逆、优质、高效生产提供科技支撑。
论文链接https://doi: 10.3389/fpls.2022.1009552