新疆野生樱桃李PsoRPM2基因抗南方根结线虫机制研究

发布时间：2020-05-01 23:30

【摘要】：新疆野生樱桃李(Prunus sogdiana)为国家二级保护植物,是一种仅分布于我国天山山脉的珍贵野生果树,其容易扦插繁殖并具有较强的抗逆性,作为砧木具有广泛的应用前景。植物根结线虫病是一种对生产危害严重的土传性病害,其中南方根结线虫(Meloidogyne incognita)对桃树的危害尤为严重,是目前桃产业中的主要问题。而新疆野生樱桃李与桃等多种核果类果树具有亲和性,因此选育抗根结线虫的单株作为砧木并进行推广对防治根结线虫病害具有重要意义。绝大多数植物的抗病是通过抗病基因(R基因)启动的,但植物特别是木本果树植物的根结线虫抗病分子机制目前并不清楚。本实验室利用新疆野生樱桃李实生群体,经过多年抗病性鉴定发现其中存在对南方根结线虫高度抗病和高度感病的单株,本研究对其中抗病基因进行了研究,主要结果如下:1、利用同源克隆法,从高度抗病的新疆野生樱桃李植株中扩增出一个具有NBS结构域的基因片段,经5'-和3'-RACE扩增获得其mRNA全长,命名为PsoRPM2(Prunus sogdiana RESIST PATHOGEN M.incognita 2),PsoRPM2蛋白属于TIR-NBS-LRR亚家族,抗病与感病植株中的蛋白氨基酸序列没有差异。在南方根结线虫入侵后,抗病樱桃李植株中的PsoRPM2基因表达明显提升,在取食位点建立过程中一直保持较高的表达量,而感病植株中的表达则逐渐降低。蛋白亚细胞定位实验表明PsoRPM2蛋白定位在细胞质和细胞核内。2、通过利用植物表达载体pCAMBIA1305.1,使用35S启动子驱动PsoRPM2基因并转入对南方根结线虫感病的烟草品种W38中,接种南方根结线虫45天后计算根结数/总根数、根结数/根鲜重、有根结根数/总根数、卵块数/总根数、卵块数/根鲜重、卵块数/根结数等6项抗病指标并进行统计分析,除卵块数/根结数一项指标以外,大部分转PsoRPM2基因株系在其余5项指标中都显著优于对照组(p0.05),表明转基因烟草对南方根结线虫的抗病性获得了提高。3、通过TAIL-PCR方法,以PsoRPM2基因mRNA的5'-序列为模板,分别从抗病和感病新疆野生樱桃李植株中扩增出约2 000 bp的启动子序列。分析表明抗病植株的启动子元件TC-rich repeats的数目多于感病植株:经过启动子截短试验及点突变试验表明抗病植株中的启动子对水杨酸史加敏感,说明水杨酸可能参与了抵抗南方根结线虫的信号通路。4、利用抗病新疆野生樱桃李植株克隆得到PsoHSP90-1、PsoHSP90-2、PsoHSP83、PsoSGT1和PsoRAR1基因,通过酵母双杂交和双分子荧光互补技术证实PsoRPM2蛋白可以与PsoHSP90-1和PsoSGT1蛋白互作,同时PsoHSP90-1自身能进行互作,并且PsoHSP90-1或PsoSGT1蛋白能与PsoRAR1蛋白进行互作,表明PsoRPM2蛋白在发挥抗病功能时需要与PsoHSP90-1和PsoSGT1等伴侣蛋白复合体共同参与完成抗病过程综上所述,新疆野生樱桃李中克隆得到的PsoRPM2基因能帮助转基因烟草抵抗南方根结线虫。该基因在抗病与感病植株接种南方根结线虫后的表达差异是由于启动子区水杨酸响应元件TC-richrepeats的数量差异所致。PsoRPM2蛋白可以与PsoHSP90-1和PsoSGT1伴侣蛋白复合体成员结合,共同参与植株抵抗根结线虫的过程。
【图文】：

在根表面胶状的卵块中，虫卵一旦度过休眠期，即可在适宜的温度、土壤水分和氧气含量等条件逡逑下孵化。孵化后的幼虫即是具侵染能力的２龄幼虫（Ｊ２），能以宿主根系的分泌物、（：０２及热信号逡逑作为引导，移动至根尖部位（图１－１）。逡逑Ｊ２幼虫逦根结逡逑——二，—奤逡逑、邋＿巨型细胞逦」巨型细胞逡逑＾邋．．．．．．．．邋＿逡逑图１－１南方根结线虫侵染植物根系示意图（引自Ｄｕｎｃａｎ邋ｅｔ邋ａ丨．，２００９）逡逑Ｆｉｇｕｒｅ．邋１－１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｐｌａｎｔ邋ｒｏｏｔｓ邋ｂｙ邋ｓｏｕｔｈｅｒｎ邋ｒｏｏｔ－ｋｎｏｔ邋ｎｅｍａｔｏｄｅ．邋（Ｄｕｎｃａｎ逡逑ｅｔ邋ａｌ．，邋２００９）逡逑Ｊ２幼虫通过头部的口针刺穿细胞壁，由根尖伸长区进入根内，沿中柱鞘附近的薄壁细胞间隙逡逑移动，在根尖的伸长区定居（Ｇｒｕｎｄｌｅｒｅｔａｌ．，１９９８）。幼虫通过口针将食道腺分泌的物质注入位于头逡逑部的数个宿主薄壁细胞，诱导其发育成为２￣６个巨大而多核的巨型细胞，线虫幼虫即从这种细胞逡逑中获取营养物质，，这种结构称为线虫的取食位点，从外部

逦第一章文献综述逡逑过敏反应，随后会导致细胞出现快速的程序性死亡，以此抑制病原体生长（Ｊｏｎｅｓ邋ａｎｄ邋Ｄａｎｇｌ，邋２００６）逡逑（图１－２），这种反应在ＰＴＩ过程中也能见到，只是强度和范围一般要弱于ＥＴＩ反应。在根结线虫逡逑入侵时Ｒ０Ｓ反应的研究较深入，在根结线虫入侵植物后１２小时，抗病和感病的植株根部Ｒ０Ｓ逡逑升高程度都是类似的，但抗病植株４８小时后Ｒ０Ｓ含量仍然高于未侵染植株２０％，而此时感病植逡逑株ＲＯＳ受到显著抑制，根组织中线虫开始诱导巨型细胞（Ｍ邋Ｔｅｒｅｓａ邋ｅｔ邋ａｌ．，２００６）。ＥＴＩ反应是通过识逡逑别病原体效应因子触发的，这种能被及基因识别的效应因子就称为无毒效应因子（Ａｖｉｒｕｌｅｎｃｅ，逡逑Ａｖｒ），携带有无毒效应因子的病原体就是无毒株系（Ａｕｓｕｂｅｌ，２００５）。但是病原体自身也在快速地逡逑进化，当其抛弃掉原有无毒效应因子并进化出新的效应因子来抑制植物免疫反应时．这种效应因逡逑子就称为有毒效应因子（Ｖｉｒｕｌｅｎｃｅ，Ｖｉｒ），相应地，含有这种效应因子的病原体就是有毒株系，能逡逑使植物重新致病。当植物进化出新的及基因来识别这种有毒效应因子后
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S436.629

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 姜玉兰;;蔬菜南方根结线虫的发生与防治[J];中国种业;2006年04期

2 何胜洋;葛起新;;南方根结线虫的寄生真菌——虫生轮枝孢菌生物学特性的研究[J];植物保护学报;1987年01期

3 张振臣,周汝鸿;南方根结线虫(Meloidogyne incognita)对烟草生长和生理活动影响的初步研究[J];河南农业大学学报;1989年03期

4 朱更瑞;王力荣;左覃元;张学炜;;桃砧木资源对南方根结线虫的抗性[J];果树科学;2000年S1期

5 李秋捷;陆秀红;黄金玲;张禹;刘志明;曾东强;;不同药剂对南方根结线虫的室内毒力测定[J];浙江农业科学;2018年08期

6 郭远远;陈杰;高青海;;薄皮甜瓜对南方根结线虫的综合抗性评价[J];安徽科技学院学报;2017年01期

7 梅眉;黄永红;茆振川;刘志敏;谢丙炎;;南方根结线虫乳酸脱氢酶基因克隆及其沉默效应分析[J];中国农业科学;2013年16期

8 MD.SamsulHaque;许晓风;;桑根受南方根结线虫(Meloidogyne Incognita)侵染后的组织病理学研究[J];国外农学-蚕业;1986年01期

9 杜小凤;吴传万;杨文飞;顾大路;文廷刚;王伟中;;苦豆子甲醇提取物对南方根结线虫的生物活性[J];江西农业学报;2010年11期

10 邓莲;赵灵芝;刘丽英;任华中;;抗南方根结线虫不同番茄砧木田间综合评价[J];中国蔬菜;2007年06期

相关会议论文 前10条

1 杨合同;D.Bazhanov;李纪顺;陈凯;康钦海;;多功能生防制剂对蔬菜南方根结线虫病的防治作用[A];中国植物病理学会第七届代表大会暨学术研讨会论文摘要集[C];2002年

2 房华;廖金铃;李素红;;粗皮侧耳对南方根结线虫的控制作用研究[A];中国植物病理学会2004年学术年会论文集[C];2004年

3 马承铸;张大业;钱振官;倪根桂;;寡孢节丛孢和褶生轮枝菌对棉田南方根结线虫的作用[A];全国生物防治学术讨论会论文集[C];1991年

4 陆秀红;黄金玲;张禹;杨尚臻;刘志明;;番茄抗南方根结线虫的转录组测序与分析[A];绿色生态可持续发展与植物保护——中国植物保护学会第十二次全国会员代表大会暨学术年会论文集[C];2017年

5 茆振川;谢丙炎;杨宇红;杨之这;;南方根结线虫诱导辣椒表达的早期抗性反应基因[A];中国植物病理学会2006年学术年会论文集[C];2006年

6 陆秀红;刘志明;;白花曼陀罗叶提取物对南方根结线虫生长发育的影响[A];2005年中南、西南植物病理学会和中国菌物学会联合学术年会论文集[C];2005年

7 谢家廉;王高峰;肖雪琼;肖炎农;;南方根结线虫蛋白Misp12的功能研究[A];中国植物病理学会2015年学术年会论文集[C];2015年

8 李乖绵;毛琦;张小艳;张荣;;新型杀线剂Agri-Terra对南方根结线虫的防治研究[A];中国植物病理学会2007年学术年会论文集[C];2007年

9 张淑彬;王幼珊;;不同丛枝菌根真菌对黄瓜南方根结线虫病害的防治效应[A];中国微生物学会微生物资源专业委员会成立大会暨第一届学术研讨会论文摘要集[C];2009年

10 白亭亭;阮小蕾;吴超;廖金铃;李华平;;南方根结线虫Vap基因与水稻瘤矮病毒S11基因RNAi载体的构建[A];中国植物病理学会2010年学术年会论文集[C];2010年

相关博士学位论文 前10条

1 朱翔;新疆野生樱桃李PsoRPM2基因抗南方根结线虫机制研究[D];中国农业大学;2018年

2 邢雪霞;烟草对南方根结线虫抗性机理研究[D];河南农业大学;2018年

3 宋刘霞;油菜素内酯调控番茄对南方根结线虫抗性的机制研究[D];浙江大学;2017年

4 梅眉;利用RNAi获得植物对南方根结线虫抗性的研究[D];湖南农业大学;2014年

5 程春燕;黄瓜/酸黄瓜渐渗系抗南方根结线虫的遗传及抗性机制研究[D];南京农业大学;2016年

6 曹毅;受根结线虫侵染的烟草根际细菌群落特征及南方根结线虫伴生细菌多样性研究[D];云南大学;2015年

7 刘晓莉;淡紫拟青霉对南方根结线虫侵染机制的研究[D];安徽农业大学;2011年

8 刘计权;绵马贯众对南方根结线虫的抑制作用研究[D];山西大学;2014年

9 叶德友;酸黄瓜（Cucumis hystrix Chakr.）抗南方根结线虫（Meloidogyne incognita）相关机理与抗病渐渗系鉴定[D];南京农业大学;2011年

10 贾双双;番茄砧木对南方根结线虫抗性鉴定及抗性机制研究[D];山东农业大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 吕星光（Lyu Xingguang）;砧木和丛枝菌根真菌对西瓜根结线虫病的效应[D];青岛农业大学;2017年

2 杜珊珊;南方根结线虫生防菌的筛选及其对植物系统抗性的影响[D];山东农业大学;2018年

3 刘相颖;芽孢杆菌AMCC100150防治南方根结线虫的应用研究[D];山东农业大学;2017年

4 赵惠;杀线虫活性生防细菌筛选鉴定及脂肽的初步分离[D];沈阳农业大学;2018年

5 张倩;红根甘肃桃1号抗南方根结线虫基因的定位与发掘[D];中国农业科学院;2018年

6 赵仁宗;西瓜对南方根结线虫抗性反应的转录组分析及红光诱导防治研究[D];中国农业科学院;2018年

7 吕达;南方根结线虫生防菌的筛选、鉴定以及防治效果研究[D];山东农业大学;2017年

8 鲍婉雪;甜瓜砧木种质资源对枯萎病和南方根结线虫的抗性综合评价[D];广西大学;2017年

9 路雪君;湖南蔬菜根结线虫病的发生及抗南方根结线虫番茄品种的筛选[D];湖南农业大学;2011年

10 杨明星;生防菌种衣剂的研制及其对南方根结线虫的防治效果[D];河北科技师范学院;2016年

本文编号：2647187