云南省东川区马铃薯地方特色品种“开花洋芋”鉴定

为了深入了解云南省东川区马铃薯地方特色品种“开花洋芋”种质的特点,以东川区4个主栽品种为对照,对“开花洋芋”品种的植物学特征、农艺性状、细胞质和细胞核基因组多态性进行比较分析。结果发现:“开花洋芋”拥有野生型马铃薯的部分特征;利用细胞质基因组DNA多态性标记检测表明“开花洋芋”具有W/α[D]细胞质类型;12对细胞核SSR引物构建了待测品种的DNA分子指纹;共扩增出252个等位位点,其中多态性位点为117个,多态性比率46.43%;UPGMA聚类分析发现“开花洋芋”和东川区的4个主栽品种亲缘关系较远。

二倍体马铃薯基因编辑载体快速验证体系的建立

基于马铃薯熟性基因StCDF1的序列,构建了含有绿色荧光蛋白CRISPR/Cas9-StCDF1载体,并建立了农杆菌介导二倍体马铃薯遗传转化快速验证基因编辑载体的实验体系。结果表明,在发根农杆菌介导的遗传转化过程中,在生根培养基中添加2mg·L^-1的抗生素特美汀,能有效抑制发根农杆菌且不影响发状根的生长。利用荧光检测可实现对转化再生的阳性发状根进行快速筛选。结合对阳性根中拟编辑靶标序列的测序分析,发现所筛选出的阳性发状根中出现多种缺失类型,证明所构建的基因编辑载体和荧光筛选方法的可靠性。进一步利用根癌农杆菌介导转化马铃薯茎段,通过稳定的遗传转化最终获得1株StCDF1缺失5bp的杂合突变体。本研究在二倍体马铃薯中建立了快速验证基因编辑载体的方法,并获得了1株基因编辑植株,为后续研究StCDF1基因的调控网络提供了材料。

马铃薯miR319基因家族靶基因预测及其功能分析

通过生物信息分析发现,马铃薯miR319基因家族(Stu-miR319)共有3个前体基因,可生成5种成熟序列。序列比对发现,miR319成熟体序列在不同物种间具有高度的保守性,保守位点的分布差异较大。通过构建miR319前体基因的系统演化树发现,Stu-miR319的3个前体基因分属不同分支,且不同物种间的演化关系存在差异。组织特异性表达分析结果表明,Stu-miR319的5种成熟体在叶片中均有高表达。通过构建Stu-miR319前体基因过量表达转基因植株以及转录组测序分析发现,Stu-miR319-5p、Stu-miR319-3p、Stu-miR319a-5p和Stu-miR319b各有4个候选靶基因,Stu-miR319a-3p有2个候选靶基因。通过透射电镜分析发现,在Stu-miR319过量表达的植株中,导管细胞的细胞壁均有降解趋势,说明Stu-miR319基因家族对调控导管细胞细胞壁的完整性具有重要作用。

二倍体马铃薯StBRC1a功能缺失突变体的获得及其功能分析

为研究二倍体马铃薯TCP转录因子基因StBRC1a的功能,在二倍体马铃薯Solanum tuberosum group phurejaS15-65中对StBRC1a进行了克隆,发现StBRC1a有两个不同长度的转录本,分别命名为StBRC1a^L与StBRC1a^S。序列分析后发现,二者均具有TCP转录因子家族特有的由59个氨基酸组成的非典型碱性—螺旋—环—螺旋(bHLH)结构域及1个R结构域。通过构建系统演化树发现,StBRC1a^L和StBRC1a^S与番茄的SlBRC1a具有最近的亲缘关系,同属于CYC/TB1类TCP转录因子。组织特异性表达分析的结果表明StBRC1a^L与StBRC1a^S在腋芽中特异性的高表达。通过CRISPR/Cas9系统构建StBRC1a功能缺失的纯合突变体后发现,与野生型相比突变体植株表现为分枝显著增多的表型,说明StBRC1a对于二倍体马铃薯的分枝具有抑制作用。