辰山科研人员在木薯储藏根采后生理性变质研究中取得新突破
上海辰山植物园,2013-01-28
近日，上海辰山植物园（中科院上海辰山植物科学研究中心）能源植物生物技术研究组张鹏研究员带领的科研团队在《Plant Physiology》期刊在线发表研究论文，解析了木薯储藏根采后生理性变质发生的调控机制，并提出了遗传改良的新策略。
木薯（Manihot esculenta Crantz）是重要的热带薯类作物，储藏根富含淀粉。收获后的储藏根不耐储存，2-3天出现褐化变质，这种木薯特有的现象称之为 “采后生理性变质（post-harvest physiological deterioration, PPD）”，是木薯产业化面临的重要瓶颈，严重影响种植农户及加工企业的经济效益。PPD是由氧化导致的储藏根细胞生理、生化衰变过程，其发生与超氧自由基（reactive oxygen species，ROS）有着密切的关系。然而至今对其分子调控机制没有深入的研究，也缺乏在基因和细胞水平上有效的控制方法。
张鹏课题组研究人员主要针对ROS转换与清除密切关联的两个酶-超氧化物歧化酶（MeCu/ZnSOD）和过氧化氢酶（MeCAT1）在木薯中进行协同表达，在细胞水平上发现H2O2处理的转基因原生质体表现更高的细胞存活率和线粒体活性。利用甲基紫精、H2O2对植株进行胁迫处理，结果显示转基因植株体内清除ROS能力比对照有显著提高；尤其在PPD发生过程中，储藏根ROS清除酶的表达和活性比对照显著提高，细胞中线粒体的氧化程度和H2O2累积量也明显下降；储藏根PPD发生可延缓10天以上。两年的田间中试试验表明转基因植株的表型正常，产量稳定。该研究解析了木薯PPD发生与ROS清除机制之间的关系，实现了利用基因工程调控木薯储藏根ROS稳态来延缓PPD的发生，延长了储藏根的货架期，对木薯产业化具有重要意义。
此项研究得到了国家自然科学基金、科技部973、农业部现代农业产业技术体系、比尔及梅琳达盖茨基金会、上海市绿化和市容管理局等项目的支持。（辰山中心）
