辰山植物園在木薯儲藏根采后生理性變質研究中取得突破

　　近日，上海辰山植物園（中科院上海辰山植物科學研究中心）能源植物生物技術研究組張鵬研究員帶領的科研團隊在Plant Physiology期刊在線發表題為Enhanced ROS scavenging by over-production of superoxide dismutase and catalase delays post-harvest physiological deterioration of cassava storage roots的研究論文，解析了木薯儲藏根采后生理性變質發生的調控機制，并提出了遺傳改良的新策略。

　　木薯（Manihot esculenta Crantz）是重要的熱帶薯類作物，儲藏根富含淀粉。收獲后的儲藏根不耐儲存，2-3天出現褐化變質，這種木薯特有的現象稱之為“采后生理性變質（post-harvest physiological deterioration, PPD）”，是木薯產業化面臨的重要瓶頸，嚴重影響種植農戶及加工企業的經濟效益。PPD是由氧化導致的儲藏根細胞生理、生化衰變過程，其發生與超氧自由基（reactive oxygen species，ROS）有著密切的關系。然而，至今對其分子調控機制沒有深入的研究，也缺乏在基因和細胞水平上有效的控制方法。

　　張鵬課題組研究人員主要針對ROS轉換與清除密切關聯的兩個酶——超氧化物歧化酶（MeCu/ZnSOD）和過氧化氫酶（MeCAT1）在木薯中進行協同表達，在細胞水平上發現H2O2處理的轉基因原生質體表現更高的細胞存活率和線粒體活性。利用甲基紫精、H2O2對植株進行脅迫處理，結果顯示轉基因植株體內清除ROS能力比對照有顯著提高；尤其在PPD發生過程中，儲藏根ROS清除酶的表達和活性比對照顯著提高，細胞中線粒體的氧化程度和H2O2累積量也明顯下降；儲藏根PPD發生可延緩10天以上。兩年的田間中試試驗表明轉基因植株的表型正常，產量穩定。

　　該研究解析了木薯PPD發生與ROS清除機制之間的關系，實現了利用基因工程調控木薯儲藏根ROS穩態來延緩PPD的發生，延長了儲藏根的貨架期，對木薯產業化具有重要意義。

　　此項研究得到了國家自然科學基金、科技部973、農業部現代農業產業技術體系、比爾及梅琳達蓋茨基金會、上海市綠化和市容管理局等的項目支持。

木薯PPD發生與ROS清除機制之間的關系