Plant Physiol | 华中农业大学马铃薯团队揭示TCP家族转录因子StAST1调控马玲薯熟性的分子机制

马铃薯（Solanum tuberosum L.） 是一种重要的粮菜兼用作物，在全球范围内广泛种植。地下块茎是马铃薯的食用器官，因其富含碳水化合物和营养全面而成为人类饮食中的重要组成部分。块茎的形成是马铃薯重要农艺性状之一，研究块茎形成在马铃薯生物学研究中占据重要地位，也是研究其他植物营养变态器官发育的重要模型。前人研究表明，FT介导的开花通路与马铃薯的结薯调控具有极高的相似性，FT类蛋白StSP6A（结薯素）通过与bZIP类转录因子StABL1和StFDL1形成转录调控复合体进而促进结薯，但该FT-bZIP类复合体的转录活性调控机理尚不清楚。

近日，华中农业大学马铃薯团队在Plant Physiology在线发表了题为“Interaction of TCP transcription factorStAST1 with FT homolog and StABL1 modulates maturity syndrome in potato”的研究论文，揭示了TCP家族转录因子StAST1分别与FT-like蛋白和StABL1蛋白互作调控马玲薯熟性的分子机制。

作者在前期研究中发现TCP转录因子结合motif在StABL1结合位点中被显著富集（Jing et al 2022）。本研究鉴定到TCP转录因子StAST1，通过与StSP6A和StABL1互作，进而减少结薯素激活复合体（aTAC）的形成，从而调控熟性综合征。StAST1主要在叶片维管束、匍匐茎和块茎中表达。干涉StAST1促进提前结薯，缩短生育期（图1）并促进块茎萌发。通过转录组分析和EMSA等实验，证实了StAST1直接结合并激活StGA20ox1的表达；匍匐茎顶端赤霉素含量检测和外施赤霉素实验结果表明StAST1调控了赤霉素代谢。

图1. StAST1转基因材料的生育期表型

上述研究结果表明，StAST1通过影响结薯激活复合体和赤霉素代谢调控马铃薯熟性综合征（图2）。此外，StAST1在影响植株成熟、块茎萌发和根尖生长等方面的分子机理有待进一步探究。该研究是对实验室研究成果进一步探索。前期实验室发现光敏色素StPHYF参与CO-FT途径，干涉StPHYF使得光周期敏感材料E109在长日照结薯（Zhou et al 2019）；StPHYF下游的StSP3D和新鉴定到的FT-like成员StFTL1从叶片中长距离运输至地下匍匐茎协同StSP6A促进结薯，MADS家族成员StMADS1被证实为结薯复合体的下游（Jing et al 2023；Wang et al 2023）；还鉴定到新结薯复合体成员StABL1协同FT-like调控马铃薯熟性（Jing et al 2022），其中FT-AREB/ABF/ABI5调控模式在其他物种中也有保守的功能。因此，StAST1对FT-AREB/ABF/ABI5调控的影响，为进一步解析该模式的分子机理提供了方向。

图2. StAST1参与块茎发育的模式图

果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室/农业农村部马铃薯生物学与生物技术重点实验室/华中农业大学园艺林学学院宋波涛教授和四川师范大学生命科学学院青年教师景晟林博士为论文共同通讯作者，在读博士研究生孙小梦为第一作者。本研究得到了现代农业产业技术研究体系、国家自然科学基金、HZAU-AGIS合作基金和四川省科技厅中央引导地方科技发展项目的支持。

相关文献：

Jing et al 2022. Plant Physiology, doi: 10.1093/plphys/kiac098.

Jing et al 2023. Plant Communications, doi: 10.1016/j.xplc.2023.100547.

Wang et al 2023. The Plant Journal, doi: 10.1111/tpj.16056.

Zhou et al 2019 The Plant Journal, doi: 10.1111/tpj.14198.

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiae138