Page 198 - 农业种植技术管理与可持续发展

Agricultural Planting Technology Management and Sustainable Development
农业种植技术管理与可持续发展

二、马铃薯块茎形成的分子机理

（一）关键基因的作用​
在马铃薯块茎形成的复杂分子调控网络中，众多基因发挥着关键作用，它们

通过精确的表达调控和相互协作，共同决定了块茎形成的起始、发育进程以及最
终的形态和产量。
StSP6A 是马铃薯中调控块茎形成的核心基因之一，它是拟南芥中 FT

（FLOWERINGLOCUST）的同源基因，也被称为“成薯素”。在短日照条件
下，马铃薯叶片中的 StBEL5 会诱导 StSP6A 的产生，随后 StSP6A 蛋白通过长
距离运输到达地下匍匐茎。到达匍匐茎后，StSP6A 与 bZIP 类转录因子 StABL1
和 StFDL1 形成转录调控复合体，进而促进结薯相关基因的表达，诱导块茎的形
成。研究表明，通过表达 StSP6A 能够诱导块茎的快速形成，并增加块茎产量；

而抑制 StSP6A 的表达，则会导致块茎形成减少。在一些转基因实验中，将过表
达 StSP6A 的马铃薯植株种植在适宜条件下，其块茎形成时间明显提前，且数量
和大小都有显著增加。

StbHLH93 是另一个对马铃薯块茎形成具有重要调控作用的基因。它是块茎
特异表达转录因子，主要在马铃薯块茎和匍匐茎亚顶端的髓周区和顶端分生区
高表达。云南大学黄斌全课题组的研究发现，下调 StbHLH93 的表达，匍匐茎
的膨大过程会受到抑制，导致块茎数量和大小显著减少，产量降低；而过表达
StbHLH93 则促进了匍匐茎的膨大，增加了产量。进一步研究表明，StbHLH93

能直接结合质体 TOC/TIC 蛋白转运复合体中 TIC56 基因的启动子，激活 TIC56
a
表达。 TOC-TIC 是质体在分化过程中将大量核编码蛋白转移到质体中的重要复
合体，在 TIC56 的突变体中，匍匐茎中的原质体向造粉体的分化受阻，影响了匍

匐茎的膨大，降低了马铃薯数量和产量。该研究还发现，下调 StbHLH93 的表达
并不影响造粉体发育过程中淀粉合成关键基因的表达，但这些基因编码的蛋白丰
度却降低，说明 StbHLH93 调控质体蛋白质组变化而非基因表达来调控淀粉体的
分化，促进原质体向造粉体转化，进而促使马铃薯匍匐茎向块茎的转变。
除了 StSP6A 和 StbHLH93，还有许多其他基因在马铃薯块茎形成过程中发

挥作用。例如，StCOL1、StCOL2 等基因，它们是 AtCO 在马铃薯中的同源基因，

a 王霞 . 高粱种植现状及可持续发展种植技术分析 [J]. 农民致富之友 ,2023,（22).

176