海岛棉枯萎病抗性与类黄酮代谢途径基因表达量的相关性

发布时间：2019-09-04 10:16

【摘要】：枯萎病是危害海岛棉生产的重要因素之一,研究枯萎病抗性分子机制将为培育抗病海岛棉品种、解决枯萎病对海岛棉的危害问题提供坚实的基础。本研究在前期转录组测序的基础上,对海岛棉枯萎病抗性差异表达基因进行分析(Differentially Expressed Gene,DEG);以7个抗病性表现不同的海岛棉品种为材料,利用qRT-PCR方法研究抗病差异表达基因在接种0~40 h的表达量差异,分析基因表达量与病情指数的相关性。结果表明,DEG分析得出类黄酮代谢通路相关基因与海岛棉枯萎病抗性有关。qRT-PCR分析显示抗病材料中类黄酮代谢通路关键基因的表达量显著高于感病材料。在接菌后多个时间点,类黄酮代谢通路中的关键基因TT7、CHI和DFR在抗病材料中的表达量显著或极显著高于感病材料,其中CHI和DFR基因的表达量与病情指数呈显著负相关。综上所述,类黄酮代谢通路相关基因对海岛棉枯萎病抗性均有影响,且CHI、TT7和DFR基因是关键基因。
【图文】：

1796作物学报第43卷是一个达到峰值后逐渐降低又回升的过程,在感病材料中没有这种趋势。FLS(黄酮醇合成酶)(图1和表5),在接菌后10、28和40h抗病材料的表达量显著高于感病材料,而其变异系数小于感病材料,说明该基因的表达量在感病材料之间也存在差异。在接菌后该基因的表达量在感病材料中均有下调的趋势。除DJ-07-136外,抗病材料相对表达量的变化均有上升下降,再上升的趋势。这8个基因在4个抗病材料中的表达量较感病材料上调更加明显,尤其是在40h。除4h外,CHI基因在抗病材料中各个时期的表达量均显著高于感病材料。DFR基因在抗病材料中各时期的相对表达量均显著高于感病材料。TT7的基因表达量在感病材料中无明显变化,在抗病材料中后期明显上调表达。ANR、C4H、DFR和ANS在抗病材料中4h和10h的相对表达量高于18h和28h。CHS、FLS、LDOX和DFR的表达量在抗病材料中均有上调后下调又回升的趋势,但在感病材料中并无这种趋势。C4H、CHI和CHS基因在感病材料接菌后4h的表达量有明显上调,但是在4h之后表达量上调不如抗病材料明显。2.3抗、感材料间基因表达量方差分析接菌40h后,8个基因在抗、感材料间均有极显著差异(表6)。在除接菌后4h以外的时期,CHI基因的表达量在抗、感材料间均呈极显著差异。DFR基因的表达量在抗、感材料之间,除在4h和28h有显著差异外,在其他时期均有极显著差异。在抗、感材料之间,TT7基因的表达量在28h和40h有极显著差异。在方差分析中发现抗病材料内部以及感病材料内部基因表达量的变异系数较大,但是仍然发现抗、感材料之间的基因表达量有显著差异,说明抗、感材料之间的差异极显著。图1类黄酮代谢通路相关基因表达水平Fig.1Expressionlevelsofflavonoidmetabolismpathwayrelatedgenes

第12期黄启秀等:海岛棉枯萎病抗性与类黄酮代谢途径基因表达量的相关性1799图2棉花中的类黄酮途径Fig.2FlavonoidspathwayincottonPhenylalanine:苯丙氨酸;Cinnamate:肉桂酸;p-Cinnamate:对香豆酸;p-Cinnamate-CoA:香豆酸辅酶A;Chalcone:查尔酮;Flavanone:黄烷酮;Isoflavones:异黄酮;Isoflavanones:二氢异黄酮类;Dihydroflavonols:二氢黄酮醇;Flavonols:黄酮醇;Anthocyanins:花青素;Anthocyanins:花青素类;Procyanidins:原花青素;Flavan-4-ols:黄烷-4-醇;Flavones:黄酮类;PAL:phenylalanineammonia-lyase,苯丙氨酸解氨酶;C4H:cinnamate4-hydroxylase,肉桂酸羟化酶;4CL:4-coumarate:CoAligase,4-香豆酸:辅酶A连接酶;CHS:chalconesynthase,查尔酮合酶;CHI:chalconeisomerase,查尔酮异构酶;IFS:isoflavonesynthase,异黄酮合酶;IFR:isoflavonereductase,异黄酮还原酶;F3’H:lavanone3’-hydroxylase,类黄酮3’羟化酶;FLS:flavonolsynthase,黄酮醇合酶;DFR:dihydroflavonol-4-reductase,二氢黄酮醇还原酶;ANS:anthocyanidinsynthase,花青素合酶;ANR:anthocyanidinreductase,花青素还原酶;UFGT,UDP-flavonoidglucosyltransferase,UDP类黄酮糖基转移酶。粗体字示本文所研究的基因。Boldisthegenestudiedinthisarticle.与相关酚类物质能够保护植物免受微生物浸染[34],所以黄酮含量的增加可以导致棉花获得抗性。在接菌后各个时间点DFR基因的表达量在抗感材料之间均有显著或者极显著差异。根据马春雷等[35]的研究结果可知,DFR和LAR基因的表达量与茶树儿茶素质量分数呈一定的正相关。DFR基因的高表达可能会导致儿茶素含量增加。前人研究发现,在枯萎病菌浸染后棉苗组织中儿茶素质量分数明显升高,且在抗病品种棉苗组织中的儿茶素质量分数高于感病品种,另外还?
【作者单位】： 新疆农业大学农学院/新疆农业大学农业技术重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金项目(31560409)资助~~
【分类号】：S435.62
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本文编号：2531675