New Phytol | 云南大学黄斌全研究组揭示马铃薯块茎特异性因子StbHLH93调控匍匐茎膨大的分子机制

马铃薯（Solanum tuberosum）属茄科多年生草本植物，块茎含有大量的可食用淀粉，是中国五大主食之一，也是全球第四大重要粮食作物。马铃薯块茎是由匍匐茎顶端膨大而成，主要分为三个阶段：（1）匍匐茎的诱导，（2）匍匐茎向块茎的过渡，（3）块茎的起始和生长。匍匐茎-块茎的相互转化是块茎形成过程中最重要的动力学过程之一，目前已鉴定出StPHYB、StSWEET11等基因是参与块茎形成调控的关键成分。然而，我们对匍匐茎膨大的全基因表达网络知之甚少。

2023年12月3日，New Phytologist在线发表了云南大学资源植物研究院/农学院黄斌全研究员团队题为“The tuber-specific StbHLH93 gene regulates proplastid-to-amyloplast development during stolon swelling in potato”的研究论文，该研究发现马铃薯块茎特异性转录因子StbHLH93通过调节前质体向淀粉体的转化，而在马铃薯块茎形成过程中发挥重要作用。

为鉴定出在块茎发育特定阶段表达的关键基因，本研究通过RNA测序获得了一组涵盖块茎发育整个过程的转录组数据，从中发现了一个新的块茎特异性碱性螺旋-环-螺旋转录因子StbHLH93。StbHLH93基因主要在匍匐茎和发育块茎的顶端下方和髓周区域表达。StbHLH93的敲降显著降低了块茎的数量和大小，这是由匍匐茎的膨大受抑制所致。进一步分析发现，StbHLH93直接与质体蛋白导入系统基因TIC56的启动子结合，并激活其表达，在匍匐茎到块茎的转变过程中参与前质体到淀粉体的发育。另外，TIC56基因的敲降将同样导致淀粉体生物发生和块茎化异常。

综上，StbHLH93在前质体分化中起作用以调节匍匐茎膨大，该研究同时强调了前质体到淀粉体的相互转化在马铃薯块茎形成过程中的关键作用。

该研究得到了国家自然科学基金、云南省科技厅、云南大学科研启动基金、云南省科学技术厅科技重大项目、云南省基础研究项目和中国博士后科学基金的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1111/nph.19426

转自：“植物生物学研究”微信公众号

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