番茄热稳定抗根结线虫基因的克隆及遗传转化研究

发布时间：2020-04-22 17:56

【摘要】：番茄(Solanum lycopersicum L.)属于茄科,番茄属植物,是我国设施栽培面积最大的水果蔬菜。近些年随着复种指数和设施栽培面积的增加,根结线虫病害日趋严重,使得番茄减产严重甚至绝收,而抗根结线虫品种的选育无疑是防治根结线虫病害最科学有效的方法。Mi-1基因是唯一被克隆并商品化运用的根结线虫抗性基因,但该基因具有热不稳定性,土壤温度一旦高于28℃,就会丧失对根结线虫的抗性,对番茄的栽培生产构成了巨大威胁。论文研究了高温胁迫和根结线虫侵染对番茄苗期相关生理指标的影响,克隆得到热稳定抗根结线虫基因Mi-9的两个候选基因,并通过农杆菌介导的遗传转化方法获得了在高温下抗根结线虫的番茄转基因株系。主要结果如下:1、番茄苗期在高温胁迫和根结线虫侵染条件下,番茄叶片的光化学量子产量、光合电子传递速率、光化学猝灭系数均显著降低。其中热稳定抗根结线虫材料‘288’降幅最小,其次是热敏感材料‘VFN’,感病材料‘Money Marker’降幅最大;荧光参数qN在根结线虫侵染和复合胁迫下均呈上升趋势,热稳定抗根结线虫材料‘288’增幅最大,显著大于感病材料‘Money Marker’。在高温胁迫和根结线虫侵染条件下,热稳定抗根结线虫材料‘288’叶绿素含量、干鲜重降幅最小,感病材料‘Money Marker’降幅最大;在根结线虫线虫侵染和复合胁迫下,根系活力均呈下降趋势,其降幅由高到低依次为‘Money Marker’‘VFN’‘288’;热稳定抗根结线虫材料‘288’在单一胁迫和复合胁迫下根系的SOD、POD、CAT活性均显著增高且增幅高于其它材料。热敏感材料‘VFN’、感病材料‘Money Marker’根系的SOD、POD、CAT活性在单一胁迫条件下均呈上升趋势,但在复合胁迫条件下表现为显著下降,抗氧化酶活性显著低于高温胁迫。2、利用已克隆的Mi-1基因序列信息,通过同源克隆方法得到Mi-9基因的两个候选基因,分别为2157-1、2157-3基因,DNA序列分析显示,2157-1和2157-3两者同源性为96.35%,与Mi-1基因核酸序列同源性分别为90.47%和93.13%,2157-1和2157-3基因核苷酸全长分别为3984 bp、4000 bp;氨基酸序列分析结果表明,2157-1和2157-3具有93.16%的同源性,与Mi-1基因氨基酸序列同源性分别为90.99%和95.77%,2157-1蛋白由1271个氨基酸组成,2157-3蛋白由1276个氨基酸组成。以Mi-9候选基因为目的基因,成功构建pBI121+2157-1、pBI121+2157-3过表达重组载体;并利用农杆菌介导的遗传转化方法,将目的基因2157-1、2157-3成功导入到栽培番茄‘Micro-tom’中;转基因植株的PCR检测和测序结果表明,44株番茄转基因植株中,26株扩增出特异条带,其中包括2157-1转基因植株18株,2157-3转基因植株8株,平均阳性率为59.1%。
【图文】：

图１高温胁迫和根结线虫侵染对番茄苗期叶片荧光参数的影响逡逑Ａ：邋ＥＴＲ／表观光合电子传递速率Ｂ：邋Ｙ（ＩＩ）／实际光化学量子产量逡逑Ｃ：ｑＮ／非光化学猝灭系数Ｄ：ｑＬ／光化学猝灭系数逡逑注：不同小写字母表示差异显著＾〈Ｏ．ＯＳ）；相同小写字母表示差异不显著０〉0．0５）逡逑Ｆｉｇｌ邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｈｉｇｈ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｓｔｒｅｓｓ?

逡逑好的进行矿质营养和水分的正常运输，从而促进植株地上部的正常生长（图３）逡逑0邋５ＣＸ）￣｜逦＿２８８邋Ｃ］ＶＦＮ＿ＭＭ逦ａ逡逑％邋－Ｃ邋４００－逦＾邋ｆｊｊ逡逑ａ逦Ｃ逦Ａ邋ｉ；；，逦ａ逦ａ逡逑ｉ；邋３００－邋ｌａ逦ａ逦＿逡逑ＩＩ逦Ｉ逦Ｉ逦ｂ逡逑＿逦Ｉ逦Ｉ逦＿逡逑＾逦圜邋ＩＩＩ邋ＩＩ邋ＩＩ邋１邋ＩＩ邋１１逡逑Ｃ－Ｎ逦Ｃ－Ｖ逦Ｈ－Ｎ逦Ｈ－Ｖ逡逑处理／Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ逡逑图３氋温胁迫和根结线虫侵染对番茄苗期根系活力的影响逡逑注：不同小写字母表示差异显著０＜0．0５）；相同小写字母表示差异不显著（ｐ＞０．０５）逡逑Ｆｉｇ邋３邋Ｅｆｆｅｃｔｓ邋ｏｆ邋ｈｉｇｈ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｓｔｒｅｓｓ邋ａｎｄ邋ｒｏｏｔ邋ｋｎｏｔ邋ｎｅｍａｔｏｄｅ邋ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ邋ｏｎ邋ｔｏｍａｔｏ邋ｒｏｏｔ邋ａｃｔｉｖｉｔｙ逡逑Ｎｏｔｅ：邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｓｍａｌｌ邋ｌｅｔｔｅｒｓ邋ｉｎｄｉｃａｔｅ邋ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ邋（／＞＜０．０５）邋；ｔｈｅ邋ｓａｍｅ邋ｓｍａｌｌ邋ｌｅｔｔｅｒｓ逡逑ｉｎｄｉｃａｔｅ邋ｎｏ邋ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ邋（／？邋＞邋０．０５邋）逡逑２．４高温胁迫和根结线虫侵染对番茄干鲜重的影响逡逑单一胁迫和复合胁迫下番茄干鲜重均出现了显著下降，并在复合胁迫下达到最低。其逡逑鲜重较对照分别下降了邋２６．５％、４９．８％、５７．１％，，干重较对照分别下降了邋３０．６％、４３．４％、逡逑５８．９％。其中‘２８８’干鲜重降幅最小
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S436.412

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本文编号：2636779