马铃薯MCTP基因家族全基因组鉴定揭示StMCTP9通过调控StSP6A信号通路介导块茎发育的关键作用

《Plant Science》：Comprehensive analysis of MCTP genes in potato reveals StMCTP9 as a critical regulator of tuber development

本研究系统鉴定了马铃薯中17个MCTP（Multiple C2 Domain and Transmembrane Region Proteins）家族基因，揭示StMCTP9作为拟南芥QUIRKY同源基因，通过与关键成薯信号StSP6A互作，调控短日照诱导的块茎发育进程。其功能缺失导致块茎起始延迟，为作物产量调控提供新靶点。

　　

^Highlight

^{Phylogenetic analysis and gene structure of the StMCTP gene family}

为鉴定马铃薯MCTP家族成员，我们使用16个拟南芥已知MCTP蛋白进行BLASTp比对，在马铃薯基因组中鉴定出17个StMCTP蛋白（Liu et al., 2018a）。这些蛋白根据染色体位置命名为StMCTP1至StMCTP17（附图1）。我们分析了其基本理化性质，包括染色体定位、氨基酸长度、分子量、理论等电点（pI）、脂肪族指数（AI）等参数。

^Discussion

MCTP是进化上保守的蛋白家族，参与细胞间通讯和多种发育过程。在拟南芥中，FTIP1、QKY和MCTP6通过调控FT（FLOWERING LOCUS T）蛋白运输调节开花时间，而MCTP3和MCTP4通过与KNOX转录因子互作维持茎端分生组织（SAM）特性（Liu et al., 2012; 2018a; 2019; Xuan et al., 2024）。这些功能在其他物种中广泛保守：水稻MCTP调控FT-like蛋白的核转运（Song et al., 2017），玉米QKY同源蛋白CPD33通过维持胞间连丝完整性支持蔗糖运输（Tran et al., 2019）。本研究发现马铃薯StMCTP9作为QKY直系同源物，在叶片和匍匐茎中高表达，并与核心成薯信号StSP6A发生互作。基因沉默实验表明StMCTP9敲低导致块茎起始延迟，暗示其可能通过影响StSP6A的移动性或功能参与成薯调控。值得注意的是，在拟南芥中异源表达StSP6A会促进开花，表明同一移动信号通路在两种作物中产生了截然不同的发育结局。这些发现为理解MCTP家族在植物发育中的功能分化提供了新视角。

^{Plant materials and growth conditions}

本研究使用马铃薯栽培种"Desiree"及其转基因株系（StMCTP9 RNAi）。植株通过单节茎段在MS培养基（含3%蔗糖和0.8%琼脂）上进行离体繁殖，培养条件为长日照（16小时光照/8小时黑暗）23°C。拟南芥（Col-0）种植于土壤中，在长日照23°C条件下生长。表型分析时，植株移栽至土壤并在生长室中接受长日照（16小时光照/8小时黑暗）或短日照（8小时光照/16小时黑暗）处理，光照强度为150 μmol·m^-2·s^-1，相对湿度60%。