摘要：采用高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定馬鈴薯2個(gè)不同薯形品種會(huì)-2和PB06成熟塊莖中植物激素赤霉素（GA3）及脫落酸（ABA）的含量，發(fā)現(xiàn)橢圓薯形品種會(huì)-2成熟塊莖中GA3含量高、ABA含量低，相反圓薯形品種PB06塊莖中GA3含量低、ABA含量高。由此推測(cè)，植物激素ABA和GA3可能參與調(diào)控馬鈴薯塊莖形狀的發(fā)育。外源添加植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑GA3及ABA同樣影響試管薯的形狀。添加0.01 μmol/L GA3，試管薯縱莖與橫徑的比值增加到150;添加5 μmol/L ABA，塊莖縱徑與橫莖的比值輕微下降，與對(duì)照相比沒(méi)有顯著差異。但是同時(shí)添加0.01 μmol/L GA3和5 μmol/L ABA，試管薯縱莖與橫徑的比值相對(duì)單獨(dú)添加0.01 μmol/L GA3顯著降低到1.37。因此，ABA和GA3在調(diào)控試管薯的薯形中起到拮抗效應(yīng)，該作用可能是通過(guò)影響薯形相關(guān)基因的表達(dá)或關(guān)閉而實(shí)現(xiàn)的。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯;薯形;脫落酸（ABA）;赤霉素（GA3）;塊莖形態(tài);拮抗效應(yīng)

中圖分類號(hào)：S532.01文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2019）18-0125-04

收稿日期：2018-06-14

基金項(xiàng)目：江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（編號(hào)：GJJ161010）。

作者簡(jiǎn)介：胡月清（1980—），女，江西撫州人，博士，講師，主要從事植物激素與生長(zhǎng)發(fā)育研究。Tel：（0795）3202591;E-mail：huyueqing427@163.com。

薯形是馬鈴薯的一個(gè)重要農(nóng)藝性狀，野生種薯形非常豐富[1]，但是由于只有形狀優(yōu)良、整齊一致的薯形才被育種者選擇和保留，所以栽培種的薯形變異較少，大多為圓形、橢圓形、長(zhǎng)形3種類型[2]。薯形不但是品種鑒別的重要依據(jù)，也是不同食品加工需求的重要篩選指標(biāo)。長(zhǎng)薯形的馬鈴薯通常被用作加工成薯?xiàng)l，而圓薯形的馬鈴薯通常被加工成薯片。相對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及抗性的研究，目前關(guān)于薯形方面的研究較少[3]。1個(gè)世紀(jì)前，Salaman發(fā)現(xiàn)薯形的遺傳符合孟德?tīng)栠z傳定律[4]，并且圓薯形對(duì)長(zhǎng)薯形是顯性[5]。1985年，Masson將控制圓薯形的基因命名為Ro，并確定該基因距著絲粒12.2 cm[6]。隨后，van Eck等將Ro基因定位在第10號(hào)染色體上并指明它是控制薯形遺傳的主效位點(diǎn)，其貢獻(xiàn)率達(dá)到75%[7]。隨著研究手段的豐富，控制薯形的作用位點(diǎn)相繼被鑒定出來(lái)。Sliwka等利用RAPD標(biāo)記構(gòu)建遺傳圖譜，將薯形相關(guān)的基因定位到第2、第11號(hào)染色體上[8]。Prashar等通過(guò)構(gòu)建SNP連鎖圖譜，將與薯形相關(guān)較大的QTL位點(diǎn)定位于第10、第2號(hào)染色體上，其中位于第10號(hào)染色體上的位點(diǎn)是主效位點(diǎn)[9]，位置與van Eck等報(bào)道的Ro基因[7]幾乎一致。2014年全基因組關(guān)聯(lián)分析（genome-wide association study，GWAS）首次被運(yùn)用在薯形研究中，并發(fā)現(xiàn)4個(gè)與薯形遺傳相關(guān)的位點(diǎn)分別在第2、第10、第11、第12號(hào)染色體上，該結(jié)果進(jìn)一步對(duì)已知的薯形相關(guān)位點(diǎn)進(jìn)行了驗(yàn)證[10]。目前多個(gè)薯形相關(guān)基因得到了開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證[11-13]。塊莖的誘導(dǎo)受赤霉素（GA3）和脫落酸（ABA）等多種植物激素的控制[14]，而形態(tài)的建成伴隨著塊莖的發(fā)育而發(fā)生。既然GA3和ABA可以拮抗地調(diào)控塊莖的形成，那么它們也有可能調(diào)控塊莖的形態(tài)建成即薯形，本研究正是基于此推測(cè)而展開(kāi)的。

1?材料與方法

1.1?試驗(yàn)材料

研究材料為橢圓形薯形材料會(huì)-2及圓薯形材料PB06。

1.2?材料培養(yǎng)

將脫毒苗帶腋芽的單莖段接種于MS培養(yǎng)基（30 g/L蔗糖、0.75%瓊脂粉，pH值為5.8）中，于22 ℃、光照16 h/d下培養(yǎng)。生長(zhǎng)3～4周后，將長(zhǎng)勢(shì)一致的完全展開(kāi)6～7張葉片的會(huì)-2及PB06脫毒苗經(jīng)過(guò)4 d的煉苗、移栽至塑料盆中。2016年9月于湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物激素與生長(zhǎng)發(fā)育湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)室進(jìn)行盆栽試驗(yàn)。等到2個(gè)品種馬鈴薯塊莖完全成熟時(shí)，對(duì)馬鈴薯塊莖取樣，用液氮研磨成粉末，測(cè)定植物激素的含量。

為了研究ABA和GA3在試管薯形態(tài)發(fā)育中的作用，將基礎(chǔ)MS培養(yǎng)基中添加8%蔗糖培養(yǎng)20 d的會(huì)-2試管薯的形態(tài)作為對(duì)照。分別添加5 μmol/L ABA、0.01 μmol/L GA3、0.1 μmol/L GA3及混合添加0.01 μmol/L GA3和5 μmol/L ABA，觀測(cè)試管薯的形態(tài)。

1.3?植物激素的測(cè)定

采用高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定GA3及ABA的含量，植物激素的提取和純化參照參考文獻(xiàn)[15-16]的方法進(jìn)行。首先，稱取200 mg左右鮮樣液氮冷凍后迅速用組織勻漿機(jī)（QIAGEN，Germany）勻漿，加入1.5 mL 80% 甲醇和5 μL內(nèi)標(biāo)（20 μg/mL 2H6-ABA、2H2-GA3）于4 ℃冰箱中浸提8 h 以上。12 800 r/min離心10 min，上清液冷凍濃縮至干后用200 μL磷酸鈉緩沖液（pH值7.8）溶解，12 800 r/min離心10 min，取20 μL上清經(jīng)高效液相色譜分離純化，80%甲醇洗脫液再次冷凍濃縮至干。用40 μL 10%甲醇溶解，12 800 r/min 離心10 min，取5 μL通過(guò)液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（LC-MS/MS）檢測(cè)和分析。

ABA質(zhì)譜方法：采用負(fù)離子模式，質(zhì)譜多反應(yīng)監(jiān)測(cè)（MRM）檢測(cè)，ESI電離源，霧化氣流速為3 L/min，干燥氣流速為15 L/min，脫溶劑管溫度為280 ℃，加熱模塊溫度為480 ℃，ABA（m/z）為262.9/153，碰撞能15 V，2H6-ABA（m/z）為269.35/159.25，碰撞能15 V。GA3質(zhì)譜方法：霧化氣流速為3 L/min，干燥氣流速為15 L/min，脫溶劑管溫度為250 ℃，加熱模塊溫度為450 ℃，GA3（m/z）為345.1/143.1，碰撞能30 V。

1.4?塊莖及試管薯形態(tài)測(cè)定

用游標(biāo)卡尺分別測(cè)定成熟的馬鈴薯塊莖及培養(yǎng)20 d試管薯的最大縱莖表示塊莖長(zhǎng)度、最大橫徑表示塊莖寬度;再用縱莖與橫徑的比值表示薯形。

1.5?數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均為3次生物學(xué)重復(fù)的“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”，采用DPS 14.50進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。

2?結(jié)果與分析

2.1?會(huì)-2和PB062個(gè)品種成熟塊莖形態(tài)及其ABA和GA3含量的比較

收獲成熟期的2個(gè)馬鈴薯栽培品種，外形觀察發(fā)現(xiàn)會(huì)-2成長(zhǎng)橢圓形，而PB06成圓形（圖1-A）。進(jìn)一步用游標(biāo)卡尺測(cè)量塊莖的橫徑和縱徑，并計(jì)算縱徑與橫徑的比值（去除縱徑或橫徑小于3 cm的數(shù)值）。結(jié)果表明，成熟期的2個(gè)品種的橫徑?jīng)]有顯著差別，會(huì)-2的縱徑比PB06的縱徑顯著增長(zhǎng)，會(huì)-2縱徑與橫徑的比值為1.47，而PB06縱徑與橫徑的比值顯著偏低，為1.24（表1）。

會(huì)-2成熟塊莖ABA的含量為32.83 ng/g，而PB06的含量為46.15 ng/g;會(huì)-2成熟塊莖GA3的積累為3.43 ng/g，PB06為1.12 ng/g。PB06中ABA含量與GA3含量的比值為41.21，會(huì)-2為9.83（表1）。上述結(jié)果表明，ABA與GA3的含量或者它們的比值與馬鈴薯塊莖的形狀相關(guān)，ABA含量高、GA3含量低，換言之即ABA與GA3比值較大的品種塊莖的形狀接近圓形，相反塊莖的形狀接近長(zhǎng)橢圓形。

2.2?外源植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑ABA及GA3對(duì)試管薯形態(tài)的調(diào)控

為了進(jìn)一步驗(yàn)證ABA及GA3含量與塊莖形態(tài)的關(guān)系，以及它們對(duì)塊莖形態(tài)建成的作用是否與塊莖形成一樣存在拮抗效應(yīng)。因此，以會(huì)-2為研究材料開(kāi)展試管薯驗(yàn)證體系。8%蔗糖培養(yǎng)基中添加5 μmol/L ABA后，試管薯的體積變小，橫徑和縱徑都變短，但是縱徑與橫徑的比值沒(méi)有顯著變化。添加0.01 μmol/L GA3后，橫徑顯著變小，縱徑變化不顯著，縱徑與橫徑的比值顯著增加，比值達(dá)到1.50，也就是說(shuō)試管薯變得更呈長(zhǎng)橢圓形了。隨著GA3含量的增加，橫徑進(jìn)一步變小，縱徑則進(jìn)一步更加，此時(shí)橫徑與縱徑的比值最大，達(dá)到2.29，試管薯的外形顯得更細(xì)長(zhǎng)。在8%蔗糖培養(yǎng)基中同時(shí)添加0.01 μmol/L GA3和5 μmol/L ABA，發(fā)現(xiàn)ABA減緩了GA3導(dǎo)致的試管薯變長(zhǎng)的效應(yīng)，此時(shí)試管薯縱徑與橫徑的比值為1.37，相對(duì)只添加0.01 μmol/L GA3減小，但是仍然比單獨(dú)添加8%蔗糖及8%蔗糖與5 μmol/L ABA組合顯著增加。不同處理下試管薯薯形外觀變化見(jiàn)圖1，薯形測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。上述結(jié)果表明，生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑GA3可使得試管薯變長(zhǎng);生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑ABA可使試管薯變圓，但與對(duì)照相比差異并不顯著;且ABA可以拮抗GA3對(duì)試管薯變得更加橢圓的效應(yīng)。該試驗(yàn)結(jié)果與“內(nèi)源植物激素ABA含量低、GA3含量高，塊莖則更顯得橢圓（縱徑與橫徑的比值增加）”相一致。所以，植物激素ABA與GA3可以影響試管薯的形態(tài)。

3?討論與結(jié)論

薯形是馬鈴薯的一個(gè)重要外觀品質(zhì)，無(wú)論是直接鮮食，還是加工成各種產(chǎn)品后食用，對(duì)塊莖的形狀都有嚴(yán)格的要求。為了方便去皮，鮮食消費(fèi)者往往選擇塊莖大小均勻、形狀規(guī)則的品種。圓薯形品種大西洋（Atlantic）是炸薯片的最佳選擇，長(zhǎng)形品種夏波蒂（Shepody）和布爾班克（Burbank）則是炸薯?xiàng)l的最適品種。所以，薯形的遺傳研究對(duì)于選育滿足食品工業(yè)不同加工需求和鮮薯消費(fèi)需求的新品種具有十分重要的意義。

本研究的2個(gè)品種PB06和會(huì)-2分別是圓薯形品種和橢圓形薯形品種。在研究植物激素對(duì)塊莖發(fā)育的調(diào)控時(shí)發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)薯形品種會(huì)-2的塊莖中相對(duì)圓薯形品種PB06具有更高的GA3含量、GA3含量/ABA含量的值和更低的ABA含量。由此推測(cè)，植物激素GA3和ABA可能與塊莖的形態(tài)建成相關(guān)。試管薯體系的驗(yàn)證結(jié)果表明，添加0.01 μmol/L GA3后試管薯的薯形顯著變長(zhǎng)，當(dāng)添加0.1 μmol/L GA3后縱徑與橫徑的比值達(dá)到2.29，而同時(shí)添加ABA后縱徑與橫徑的比值縮小，該結(jié)果與上述“高ABA含量、低GA含量的馬鈴薯品種為圓形，反之為橢圓形（長(zhǎng)形）”的結(jié)果相一致。

ABA與GA3是一對(duì)經(jīng)典的植物激素組合，二者在種子的休眠與萌發(fā)、根的發(fā)育及開(kāi)花等方面都表現(xiàn)出拮抗的生物學(xué)效應(yīng)，因此它們的平衡對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育是必要的[17-18]。塊莖形成過(guò)程中ABA與GA3也存在拮抗效應(yīng)，GA3為抑制塊莖形成的植物激素，而ABA是促進(jìn)因子[19-21，14]，馬鈴薯塊莖的形態(tài)建成與塊莖發(fā)育是同步的，既然ABA與GA3拮抗調(diào)控塊莖的形成，那么它們對(duì)薯形的形成可能也有類似的作用。但是，這種拮抗效應(yīng)是如何產(chǎn)生的、有哪些因子在精細(xì)調(diào)控這種拮抗、這2種植物激素合成及信號(hào)途徑的重要基因與已知的薯形控制基因間存在怎樣的互作關(guān)系，是今后研究須要解決的重要科學(xué)問(wèn)題。

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