马铃薯(Solanum tuberosum L.)是我国重要的“粮经作物”,种薯活力是指种用块茎内部生理活性的强弱,种薯块茎发生期-成熟期-休眠期-萌芽期的活力形成了弱-强-弱-强的周期性变化规律。四川周年生产模式下,种薯活力调控对产量起重要作用。油菜素内酯(BR)信号转导的唯一负调控因子StBIN2具有延迟萌芽的功能,是调控种薯活力的关键基因之一,但其调控种薯活力的机制不明。为进一步探究StBIN2对马铃薯种薯活力的影响,本研究通过对过表达StBIN2马铃薯结薯、休眠及萌芽期进行表型统计,同时分析BR、ABA激素信号转导、蔗糖淀粉合成酶活,并进行相关基因表达量测定、蛋白互作(酵母双杂交系统,Y2H)试验,探究StBIN2对马铃薯种薯活力变化过程中的脱落酸信号、糖代谢Neural-immune-endocrine interactions等关键路径的调控作用。综合形态、生理与分子水平研究结果,初步揭示了StBIN2影响马铃薯种薯活力的功能机制。主要研究结果如下:1.StBIN2促进种薯形成期活力的形成种薯块茎形成期是活力的关键时期之一。StBIN2可以显著增加种薯形成前期的淀粉及蔗糖含量,同时增加原原种及原种的单株结薯数,过表达StBIN2单株结薯数最多可增加76%(原原种)和69%(原种);StBIN2亦有显著增加原原种及原种的单株薯重的作用,过表达StBIN2单株薯重最多可增加49%(原原种)和40%(原种),且不同株系的增加趋势与StBIN2表达量趋势一致。表明在此过程中StBIN2对种薯活力有促进作用。2.StBIN2促进种薯形成期活力形成的机制StBIN2与ABA信号因子St ABI1、St ABI5、St Sn RK2.2、St PP2C的相互作用,促进部分ABA信号(ABI5)向下游传导;同时通过促进糖转运蛋白St SWEET11、St SUT的酶活及合成基因表达、促进蔗糖和淀粉合成基因St SPS、St AGPase的表达。明确了StBIN2在结薯过程中影响葡萄糖、蔗糖、淀粉等关键物质的转化利用,从而为结薯提供物质基础和能量准备;除此之外,StBIN2还通过ABA信号途径促进块茎形成因子St SP6A、St S6K的表达,促进结薯。3.StBIN2对种薯休眠及萌芽期的影响明确了StBIN2具有延迟马铃薯萌芽,促进芽横向生长,使芽粗壮,有效避免芽徒长的功能;BIN2抑制剂Bikinin处理后马铃薯种薯活力指数降低,芽纤细。休眠及萌芽过程中对种薯活力的提升不是一致的,休眠时期,特别是休眠向萌芽转化的过程中,过表达马铃薯萌芽受到抑制,种薯活力降低,但在芽生长20 d后,种薯活力指数提升25%,种薯活力显著提升。4.StBIN2对种薯休眠及萌芽期的影响机制休眠期间,StBIN2表达及其激酶活性随着休眠向萌芽转化而增高,也证实其对萌芽开始具有重要作用,且过表达峰值出现较晚。BIN2在休眠后期通过与ABA信号因子St ABI1、St ABI5、St Sn RK2.2、St PP2C相互作用,促进ABA下游通路,抑制了SOD、CAT活性、提高POD活性,从而抑制芽眼ROS(O_2~-、H_2O_2)合成促进分解,延迟萌芽。在萌芽发生及随后芽生长的过程中上调蔗糖和淀粉合成基因St SPS、St AGPase及蔗糖转运蛋白St SWEET11、St SUT的酶活和合成基因表达,为芽横向生长提供物质与能量准备。综上,StBIN2对种薯活力的调控作用随时间而发生变化,其通过促进ABA信号途径,进而上调块茎形成相关基因,促进结薯;同时促进蔗糖、淀粉合成,为结薯提供物质和能量准备,提高Liraglutide种薯活力。在休眠后期促进ABA、抑制Adezmapimod体外BR信号途径、延迟ROS积累抑制萌芽发生及芽伸长生长,降低种薯活力;在萌芽期促进蔗糖合成、转运促进芽横向生长、提高种薯活力。本试验结果丰富了StBIN2调控马铃薯种薯活力的机制研究,为马铃薯种薯活力提升,指导马铃薯周年生产种薯供应,实现高产、稳产提供理论基础。