马铃薯（Solanum tuberosum L.）中响应非生物胁迫因子的丝裂原活化蛋白激酶网络

《Potato Research》：Mitogen-Activated Protein Kinase Network in Response to Abiotic Stress Factors in Potato (Solanum tuberosum L.)

potato在高温、干旱及盐胁迫下，72个MAPK基因呈现差异表达，其中10个MAPK转录本受11个miRNA调控（包括stu-miR166a-5p、stu-miR319-3p等），并构建了包含StMAPKKK4-1/2、StMPK1等蛋白与StMYB、StEIL等转录因子互作的信号网络，揭示了MAPK通路在非生物胁迫响应中的分子机制。

摘要

与所有植物一样，非生物胁迫也会导致马铃薯产量显著下降。尽管在许多植物中已经研究了丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号网络，该网络在进化上具有保守性，并在非生物胁迫响应机制中起着关键作用，但关于马铃薯在非生物胁迫条件下MAPK信号网络的研究仍然有限。本研究通过计算机模拟方法探讨了：（1）马铃薯MAPK基因（StMAPKs）的差异表达；（2）它们与微小RNA（miRNAs）的相互作用；以及（3）StMAPK基因和蛋白质与转录因子（TF）基因和蛋白质的相互作用。研究结果表明，在各种环境条件下，有72个马铃薯MAPK基因表现出差异表达模式。在非生物胁迫条件下，10个马铃薯MAPK转录本受到11种miRNAs（stu-miR166a-5p、stu-miR166d-5p、stu-miR171d-3p、stu-miR172c-3p、stu-miR319-3p、stu-miR390-5p、stu-miR393-3p、stu-miR482d-3p、stu-miR827-5p、stu-miR6149-3p、stu-miR8035）的调控，表现为上调或下调。此外，还预测了马铃薯在应对热、干旱和高盐度胁迫时的一些可能的MAPK信号通路。StMAPKKK4-1/2、StMAPKKK16-1/2/4/5/6、StMAPKKK21-1/2、StRaf1、StMPKK2、StMPKK3-2、StMPKK5、StMPKK9、StMPK1、StMPK3-1、StMPK3-2、StMPK4-1、StMPK9-2、StMPK13、StMPK16-2和StMPK19-4等蛋白质在马铃薯的非生物胁迫响应信号转导机制中发挥了积极作用。这些MAPK蛋白参与了11种转录因子（StMYB相关蛋白（PGSC0003DMP400020008）、StEIL（PGSC0003DMP4000(10490)/(47825)/(10488)/(35838)）、StHSF（PGSC0003DMP400030290）、StWRKY（PGSC0003DMP4000(33713)/(00156)/(21798)）、StbHLH（PGSC0003DMP400016023）和StbZIP（PGSC0003DMP400036126）的磷酸化过程，从而在马铃薯应对热、干旱和高盐度胁迫时发挥调控作用。本研究对马铃薯非生物胁迫响应MAPK信号转导网络的综合分析将为未来的生理学、生物化学和分子生物学研究提供重要基础，有助于深入理解这一信号网络。