蔗糖调节马铃薯块茎形成机制的研究进展

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1、2016（3）：13-18中国蔬菜CHINAVEGETABLES专论与综述蔗糖调节马铃薯块茎形成机制的研究进展巩慧玲　孙梦遥　冯再平　袁惠君（兰州理工大学生命科学与工程学院，甘肃兰州730050）摘　要：高浓度蔗糖对马铃薯块茎形成具有显著的促进作用，蔗糖既能作为同化物维持马铃薯植株的生长，同时也能特异性地调控结薯相关基因的表达；此外，蔗糖也参与激素对马铃薯块茎形成的调节。本文综述了蔗糖调控马铃薯块茎形成机制的研究进展。关键词：马铃薯；块茎形成；蔗糖；综述块茎的形成是马铃薯繁殖的一个重要途径，过程中，蔗糖除了为植物提供必要的能源物质外，是由环境

2、（如短日照、低温等）、生化和遗传因子同时也是参与植物生长发育、细胞周期、基因表达等多种因素相互作用的复杂发育过程，马铃薯形的一种必要的信号分子（Sheenetal．，1999；Raíces态学（如匍匐茎的生长及其顶端的膨大）和生化etal．，2003）。植物体内存在多条糖信号系统，分水平（如淀粉的合成和贮藏蛋白的积累）的变化别是己糖激酶信号系统、依赖已糖但不依赖己糖激与块茎的形成紧密相关（Sarkar，2008）。马铃薯酶信号系统、依赖膜的信号系统以及蔗糖作为信号块茎的形成受到许多不同基因的调控，如光敏色分子的蔗糖信号系统（Janget

3、al．，1997；单守明等，素（phytochrome，phy）（Jacksonetal．，1996）、2004）。马铃薯块茎作为马铃薯植株物质积累的库转录因子CONSTANS（CO）（González-Schain器官，与蔗糖的合成、运输、代谢有着紧密的联系，etal．，2012）和CYCLINGDOFFACTOR1（CDF1）由于高浓度蔗糖能诱导马铃薯结薯，并可特异性的（Kloostermanetal．，2013），以及可在组织间移动诱导结薯相关基因的表达，从而推测蔗糖可能作为的分子FLOWERINGLOCUST（StFT/SP

4、6A）（Navarro信号分子调控马铃薯块茎的形成（Jeffersonetal．，etal．，2011）、POTATOHOMEOBOX1（StPOTH1）1990；Pratetal．，1990；Raícesetal．，2003）。（Chenetal．，2003）、StBEL5（Chenetal.，2003）1　蔗糖可诱导马铃薯块茎的形成和miR172（Martinetal．，2009）等，除此之外，蔗糖（Xuetal．，1998）、激素（Bou-Torrentetal．，将马铃薯单节茎段在高浓度蔗糖培养基上离体

5、2+2011）和Ca（Jenaetal．，1989）等也参与马铃薯培养诱导微型薯，与低浓度蔗糖培养基相比，结薯块茎形成的调控。率及大薯率明显提高（胡云海和蒋先明，1989）；蔗糖是植物叶片光合作用的主要产物，也是大在大棚中，将马铃薯种植在装有河沙的桶内，分别多数植物体内运输的主要同化物。蔗糖在成熟叶片用0、4%、8%蔗糖浇灌，发现8%蔗糖浇灌条件合成以后，除用于自身代谢外，主要是装载到维管下马铃薯植株的结薯数量以及块茎干物质量明显高组织并经过长距离运输到达植物的多种异养组织利于4%蔗糖浇灌和不施蔗糖的处理（王迎男等，用和贮藏（黄德宝和唐朝荣，

6、2010）。在植物生长2015），由此表明高浓度外源蔗糖对马铃薯完整植株和离体茎段均具有促进块茎形成的作用。Viola等巩慧玲，女，博士，副教授，专业方向：植物生理学，E-mail：gonghl@14（2001）用C标记CO2，当马铃薯植株通过光合lut.cn14作用固定CO2后，未发生变态膨大的匍匐茎中放收稿日期：2016-02-01；接受日期：2016-02-26射性单糖含量较高，而发生变态膨大的匍匐茎中放基金项目：甘肃省自然科学基金项目（1308RJZA209），国家自然科学基金项目（31360296）射性蔗糖含量较高，形成较大薯块处所在匍

7、匐茎及—13—《中国蔬菜》学术论文下载www.cnveg.org专论与综述中国蔬菜CHINAVEGETABLES142+膨大部位的主要糖类是被C标记的蔗糖，且进一之一，CDPK1是存在于植物中的一类Ca靶蛋白，步研究发现，马铃薯匍匐茎中起分解蔗糖作用的可在块茎形成早期，发现CDPK1活性明显增加，所溶性酸性转化酶（solubleacidinverase，SAI）活性下以CDPK1的活性通常被认为与马铃薯块茎形成相降也是块茎形成时期的特点，表明块茎形成过程中关（Macintoshetal．，1996）。CDPK1只在马铃薯匍蔗糖在匍匐

8、茎发生膨大处积累，块茎形成有可能是匐茎膨大的部位特异性表达，该部位同时也是马铃在蔗糖含量升高的情况下发生的。除了蔗糖外，也