马铃薯块茎形成的光周期调控机理研究取得新进展

2018年12月15日，《The Plant Journal》在线发表了华中农业大学马铃薯团队题为“Phytochrome F plays critical roles in potato photoperiodic tuberization”的学术论文。论文揭示了光敏色素F和光敏色素B以异源二聚体的形式介导马铃薯光周期块茎形成的潜在调控模式，深化了对马铃薯长日照适应性进化的认知。

研究发现，长日照抑制结薯决定了马铃薯对栽培区域的适应性，其调控机制既是马铃薯进化研究的一个热点，也关系到马铃薯广适品种的选育。华中农业大学马铃薯团队创建了结薯对光周期反应具有明显差异的遗传材料，经转录组分析发现光受体基因与结薯的光周期响应有关。进一步利用独特的试管薯研究平台，通过调控所有5个马铃薯光敏色素基因在马铃薯中的表达，首次证明光敏色素F（StPHYF）参与了长日照抑制块茎形成的生物学过程。研究表明，长日照能够促进StPHYF与光敏色素B（STPHYB）结合形成异源二聚体，稳定马铃薯CONSTANS同源蛋白——StCOL1。这种稳定激活了FLOWERING LOCUS T家族StP5G基因的表达，进而抑制了对块茎形成有利的StSP6A基因表达，使马铃薯在长日照条件下结薯受阻。利用干涉StPHYF基因的接穗进行嫁接证明，StPHYF在地上部分作为光受体功能的丧失，能够使信号长距离运输到地下，使只能短日照结薯的砧木在长日照下正常结薯。研究提出了光敏色素F和光敏色素B以异源二聚体的形式介导马铃薯光周期块茎形成的潜在调控模式，深化了对马铃薯长日照适应性进化的认知。