马铃薯StNAC071和StNAC072基因及其应用

本发明属于植物基因工程和分子育种领域，具体涉及马铃薯

stnac071和

stnac072基因及其在结薯数目和熟性调控中的应用。

背景技术：

1、马铃薯是茄科一年生草本植物，作为世界重要作物之一，其种植面积近年来不断增加，由于其块茎含有丰富的淀粉、蛋白质、维生素、膳食纤维和矿物质等，并含多种生物活性物质，必需氨基酸含量高，营养价值高，可与大米、小麦等主粮形成营养互补，被认为是解决全球人口增长而粮食短缺，保障我国粮食安全、储量和社会稳定、发展的重要支柱。此外，马铃薯块茎作为经济器官和繁殖器官，由地下匍匐茎发育而来，是研究变态器官发生发育的模式作物。

2、马铃薯结薯具有短日照偏好性，

stcdf1在马铃薯光周期适应性结薯中起到关键调控作用。但现有的调控模型不足以完全解释部分日中性结薯材料对光周期的适应性，且研究表明马铃薯最初对长日照结薯的适应并非来自于

stcdf1的功能获得性变异。除光周期外，环境胁迫对马铃薯块茎也有重要影响，高温可以通过mirna途径调控结薯素

stsp6a的表达从而调控结薯。适当的胁迫可以促进块茎诱导，但同时胁迫也会造成植株生理状态的改变以及产量的减少。在未来环境条件难以预估以及持续恶化的情况下，解析环境因子对马铃薯块茎形成的调控及机制具有重要的理论意义和实践价值。

nac基因是植物特异性的转录因子家族之一，参与调节多种植物生长发育过程，包括茎尖分生组织的发育、侧根发育、胚胎和花发育、胁迫诱导开花、叶片衰老、细胞周期调控、激素信号转导等。根据已报道的多个遗传转化材料以及相关rna-seq数据的分析，筛选发现一个暂未在马铃薯中进行功能探究的，可能参与马铃薯逆境下结薯调控的

stnac071基因。其同源基因在拟南芥（

anac056）以及番茄（

slnor-like1）和草莓（

fvrif）中也具有重要功能。此外，

stnac071和

stnac072是染色体两个相邻nac基因，有研究表明这一对相邻nac转录因子在双子叶中保守存在，并可以形成同源和异源二聚体从而协同发挥功能。因此，在马铃薯中深入探究

stnac071功能及其作用分子机制，对马铃薯理论研究和产业发展具有重要意义。

3、现有技术存在的问题：现有文献还没有马铃薯

stnac071和

stnac072转录因子功能和应用的报道。本发明通过一系列现代分子生物技术，对

stnac071和

stnac072转录因子在马铃薯中的功能和作用进行了深入研究，为马铃薯块茎发育和产业升级提供了新的理论基础和创新方案。

技术实现思路

1、本发明要解决的关键技术问题在于提供马铃薯

stnac071基因在改良马铃薯长日照下结薯时间和生育期方面的应用。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

2、1.

stnac071基因，鄂马铃薯3号（e3）的

stnac071基因cds序列如seq id no：1所示。马铃薯基因组数据库（http://spuddb.uga.edu/）公布的序列id为soltu.dm.07g024720.1。上述两者序列完全一致。

3、2.

stnac072基因，鄂马铃薯3号（e3）的

stnac072基因cds序列如seq id no：2所示。马铃薯基因组数据库（http://spuddb.uga.edu/）公布的序列id为soltu.dm.07g024710.1。上述两者序列完全一致。

4、3.

stnac071和

stnac072基因克隆和功能验证方法，包括如下步骤：（1）引物设计；（2）rna提取；（3）cdna制备；（4）pcr反应和表达载体构建。

5、4. 超量表达

stnac071和

stnac072基因马铃薯结薯数目增加，衰老提前，生育期缩短，所述

stnac071和

stnac072基因cds序列如seq id no：1和seq id no：2所示。

6、5. 敲除

stnac071和

stnac072基因马铃薯结薯提前，生育期延长，所述

stnac071和

stnac072基因cds序列如seq id no：1和seq id no：2所示。

7、6. 马铃薯

stnac072基因通过促进乙烯合成调控马铃薯块茎形状的应用，所述

stnac072基因cds序列如seq id no：2所示。

8、7. 马铃薯

stnac072基因在抑制木质部发育调控马铃薯块茎形状的应用，所述

stnac072基因cds序列如seq id no：2所示。

9、有益效果：本发明提供了马铃薯

stnac071和

stnac072基因，通过转基因技术获得

stnac071和

stnac072超量转基因植株，使得植株结薯数目显著增加，植株生育期缩短。获得

stnac071和

stnac072基因编辑植株，使植株结薯时间显著提前，生育期延长。

stnac072超量转基因植株使得块茎形状细长，长宽比增加。

stnac071和

stnac072基因功能冗余性调控马铃薯块茎发育和熟性，为马铃薯熟性和结薯性状改良提供新的理论基础和应用方案。

1.马铃薯stnac基因，其特征在于，所述stnac基因为stnac071基因或stnac072基因；

2.一种验证权利要求1所述stnac071基因与stnac072基因功能的方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

3.调控马铃薯结薯数量与生育期的方法，其特征在于，在马铃薯植株中超量表达权利要求1所述的stnac071基因和/或stnac072基因；所述超量表达能够使马铃薯植株衰老提前、结薯数目增加、生育期缩短。

4.调控马铃薯结薯时期与生育期的方法，其特征在于，在马铃薯植株中敲除权利要求1所述的stnac071基因和/或stnac072基因；所述基因敲除能够使马铃薯结薯时间提前、生育期延长。

5. stnac072基因在调控马铃薯块茎形状中的应用，其特征在于，所述stnac072基因的cds序列如seq id no：2所示；所述调控通过促进乙烯合成的途径实现。

6. stnac072基因在调控马铃薯块茎形状中的应用，其特征在于，所述stnac072基因的cds序列如seq id no：2所示；所述调控通过抑制木质部发育的途径实现。

7.根据权利要求3所述的调控马铃薯结薯数量与生育期的方法，其特征在于，所述超量表达通过将携带目标基因的植物表达载体导入马铃薯受体材料，经筛选与再生获得稳定超量表达的转基因植株实现。