马铃薯气孔密度表皮模式因子StSTOMAGEN的克隆和功能分析

摘要

为了研究马铃薯EPFL9/StSTOMAGEN基因在气孔发育过程中的功能,从马铃薯品种大西洋中克隆得到气孔密度表皮模式因子StSTOMAGEN,将其通过农杆菌介导的遗传转化方法,在拟南芥中异位表达,对该基因的表达特性及功能进行分析.结果 显示:StSTOMAGEN主要定位于细胞间隙和细胞核,并且它在顶端未展开叶中表达最多,表达量在1 d中呈现周期性变化,长日照条件下(16 h/8 h,光/暗),在授时因子为20 h时表达量最高;聚乙二醇(PEG)模拟干旱胁迫处理4 h后其表达量达到最高,而脱落酸(ABA)和NaCl胁迫处理后,其表达水平呈现出持续降低的趋势.功能鉴定表明,过表达StSTOMAGEN基因的拟南芥(ST)相对于野生型(WT)气孔密度增大63％～83％,光合速率增大36％～42％.此外,ST植株离体叶片的水分散失速率增大24％～55％,离体叶片H2 O2含量也显著升高,约为野生型的50％～100％.干旱胁迫下,ST株系的光合速率、Fv/Fm和瞬时水分利用效率都显著低于野生型,其中光合速率降低55％～66％,Fv/Fm降低22％～50％,瞬时水分利用效率降低11％～12％.综上结果可知,表皮模式因子StSTOMAGEN通过正调控气孔密度而降低植物的抗旱性,该结果为后期通过基因编辑技术降低StSTOMAGEN基因的表达,培育抗旱节水型马铃薯新品种奠定理论基础.