[發明專利]預測馬鈴薯種薯萌芽時間和塊莖休眠期的生物標記及其應用

有效

• 申請號: 201811553769.0
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109457044B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 鄒雪;丁凡;余金龍;王西瑤;黃雪麗;劉麗芳;余韓開宗;陳年偉;余麗萍
• 申請（專利權）人: 綿陽市農業科學研究院
• 主分類號: C12Q1/6895
• 分類號: C12Q1/6895;C12N15/11
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 張艷美;王志

本發明提供一種預測馬鈴薯種薯萌芽時間和塊莖休眠期的生物標記，包含在馬鈴薯種薯中的表達具有規律性的StGATA4L基因，所述StGATA4L基因具有如SEQ ID:1所示的核苷酸序列。本發明通過分析對比塊莖從休眠到萌芽的基因表達譜并結合熒光定量技術，篩選到表達量隨貯藏時間的變化非常靈敏的基因StGATA4L。該基因表達量隨時間呈線性上升，并且催芽激素赤霉素和抑制發芽激素脫落酸處理不會引起其表達量劇變，即該基因的表達量可以作為檢測塊莖生理狀態并預測萌芽時間的穩定標記；同時，發現塊莖成熟收獲時該基因起始表達量越低的品種其塊莖休眠期越長，即利用該基因的初始表達水平可判斷不同品種的休眠期。

技術領域

本發明涉及生物技術領域，尤其涉及一種預測馬鈴薯種薯萌芽時間和塊莖休眠期的生物標記。

背景技術

馬鈴薯利用塊莖無性繁殖，除菜用、加工外，也用作種薯。塊莖有休眠期，且不同基因型間的休眠期約30～150天不等，休眠過后會自行萌芽。當用作種薯時，需知道塊莖萌芽時間，以便與播種季節一致，否則播種處于休眠期的種薯會出苗不齊或爛薯，而播種發芽過久的老化種薯則導致減產10％～30％。種薯在播種前能整齊萌芽，達到最佳生理狀態，是保證產量的關鍵。塊莖休眠期長短除受基因型決定外還受多種因素的影響，如種薯級別、生長環境、貯藏條件，這更增加了預判種薯萌芽時間的難度。在生產上常有將種薯貯藏一段時間再拿出來播種，剩余薯塊再貯藏或晚貯藏等不同情況，僅憑經驗或外觀觀察難以準確推斷萌芽時間。

目前生產上一般通過肉眼觀察塊莖芽眼部位長出2～3mm的芽來確認塊莖休眠解除萌芽，沒有預測一批種薯準確發芽時間或休眠期的方法。通過經驗判斷則因影響塊莖萌芽的因素多，往往準確性不高。目前沒有準確判斷塊莖萌芽前生理狀態的方法，即在人為觀察確認塊莖萌芽前(芽眼部位長出2～3mm的芽即認為塊莖休眠解除萌芽)，不知道塊莖是處于深度休眠期、休眠中期還是休眠末期即將萌芽。這給生產上的種薯調運、催芽以及延遲發芽等技術的使用帶來不確定性和困擾，不利于馬鈴薯種薯質量控制。

不管是生長發育還是外部因素對植物的影響，都必然首先涉及到基因表達變化，即基因表達變化先于外觀形態變化，可以作為植物生理狀態的指示。研究已發現響應干旱、鹽、低溫、低磷等逆境的基因，并以這些基因的表達作為植物抗逆境能力的判斷依據。

對馬鈴薯塊莖由休眠向萌芽轉變過程中的基因表達變化已有一些研究，但目前并未找到能通過檢測基因表達量來預測塊莖萌芽時間或塊莖休眠期的方法。劉柏林(馬鈴薯塊莖休眠與發芽抑制差減cDNA文庫構建及相關功能基因克隆[D].碩士學位論文.甘肅:甘肅農業大學，2011)利用差減雜交技術篩選到腺苷二磷酸核糖基化/植物激素響應因子編碼基因ARF，在馬鈴薯塊莖的休眠解除過程中，該基因的表達量呈下降上升下降變化趨勢，突破芽眼和芽長超過1cm為兩個轉折點，可以作為塊莖解除休眠的內在標記，但要通過檢測該基因表達量找到轉折點意味著需要連續檢測，較為耗時，同時也無法通過檢測該基因表達來預測塊莖萌芽前的生理狀態和萌芽時間。Senning等(Senning M,Sonnewald U,Sonnewald S.Deoxyuridine triphosphatease expression defines the transitionfrome dormant to sprouting potato tuber buds[J].Mol.Breeding,2010,26:525–531)發現脫氧尿苷三磷酸酶編碼基因的表達在塊莖萌芽前7d前突然升高(塊莖第77d萌芽，該基因在第70d突然升高)，認為可作為塊莖由休眠向萌芽轉變的標記之一。但該基因在這突然升高之前一直處于低水平的平穩表達狀態，即不能通過檢測該基因的表達來判斷塊莖向萌芽轉變之前的生理狀態，也無法預知塊莖萌芽時間。同時Senning的試驗還表明催芽劑赤霉素處理后9h該基因表達量即升高到萌芽時的表達量，但此時塊莖并未發芽，判斷受到干擾。即該基因表達僅能作為塊莖由休眠向萌芽轉折的標記，不能監測塊莖生理狀態變化，不能用于預測塊莖休眠期和萌芽時間，且受催芽劑干擾。