茉莉酸调控马铃薯离体块茎发育的主要代谢物变化OA北大核心CSTPCD

【目的】茉莉酸(jasmonic acid,JA)是马铃薯块茎发育过程中重要调控激素之一,研究JA调控块茎发育机理将为块茎产量及品质性状形成提供重要理论基础。【方法】采用马铃薯离体匍匐茎作为供试材料,外源添加JA(0、0.5、5和50μmol·L^(-1))处理,分析JA诱导离体块茎表型形态、组织显微结构、碳水化合物积累及蛋白质组变化。【结果】随JA处理浓度升高,单个匍匐茎形成块茎数目、块茎直径及干鲜重、环髓区细胞面积、淀粉及可溶性糖含量在0.5和5μmol·L^(-1)JA处理后逐渐增加(P<0.05),而50μmol·L^(-1)JA处理后块茎直径及干鲜重、淀粉含量显著减少(P<0.05);脂氧合酶活性随JA浓度升高逐渐降低(P<0.05)。采用双向凝胶电泳(2-DE)和MALDI-TOF/TOF-MS质谱技术鉴定到JA调控块茎发育密切相关的35个差异表达蛋白质(P<0.05且差异表达倍数≥2.5倍),主要涉及生物能量与代谢(28.6%)、细胞防御(28.6%)、蛋白质生物合成与贮藏(11.4%)、信号转导(8.6%)、转录(8.6%)、未知功能(8.6%)和混杂(5.6%)。通过聚类分析将这些蛋白质差异表达模式聚为三类:第一类包括17个蛋白质,在0.5μmol·L^(-1)JA处理后下调表达,而在5μmol·L^(-1)JA处理后上调表达,主要参与生物能量与代谢、蛋白质生物合成与贮藏、信号转导、转录;第二类包括10个蛋白质,随JA浓度升高上调表达,主要参与细胞防御、生物能量与代谢、转录;第三类包括8个蛋白质,JA处理后均下调表达,主要参与生物能量与代谢、细胞防御、蛋白质生物合成与贮藏。【结论】低浓度JA(0.5和5μmol·L^(-1))主要通过诱导块茎环髓区细胞膨大、细胞内蔗糖及多糖积累、细胞防御能力来促进块茎形态建成,而高浓度JA(50μmol·L^(-1))则表现为抑制作用。