烟草抗低温和抗赤星病相关基因的分子机理研究

发布时间：2020-05-29 07:34

【摘要】：烟草(NicotianatabacumL.)是重要的研究模式植物,也是全世界重要的经济作物。近年来,低温和赤星病(brown spot)是烟草生产上遇到的两大重要的灾害。通过基因工程改良烟草的农艺性状以及增强对低温和赤星病的抵御能力,是提高全球烟草质量和产量的根本途径。本研究在烟草抗低温方面,根据K326的抗低温能力强于CB-1的特点,前人利用K326和CB-1低温条件下比较转录组学研究,我们克隆出一个烟草低温响应NtbHLH123转录因子,并进行遗传转化烟草,研究其在烟草耐寒性方面的功能。在赤星病方面,通过对抗感不同烟草品种表型和转录组分析,鉴定到了一类抗病调控关键基因NtHIRs,酵母双杂表明NtHIRs能形成同源或者异源二聚体,同时还能与NtLRR、NtSYP等蛋白互作,运用稳定遗传转化和病毒载体诱导的基因沉默技术探讨NtHIRs与其互作蛋白在烟草与链格孢菌互作中的作用,为进一步揭示烟草赤星病的抗病机制奠定研究基础,通过研究主要得到以下研究结果:(1)我们从烟草(Nicotiana tabacum)克隆了一个bHLH转录因子NtbHLH123,响应冷处理(4℃)。NtbHLH123的过表达增强了转基因烟草植株的耐冷性。酵母单杂交,染色质免疫沉淀PCR和瞬时表达分析测定,NtbHLH123直接结合NtCBF基因启动子中的G-box/E-box作用元件上并正向调节其表达。此外,过表达NtbHLH123的烟草植株在低温胁迫下表现出较低的电解质渗漏,低的丙二醛含量,H2O2和ROS积累,这有助于缓解冷胁迫处理后细胞膜的氧化损伤。而NtbHLH123通过改善一些非生物胁迫响应基因的表达以调节活性氧清除能力和其他胁迫耐受途径来增加胁迫耐受性。(2)表型、台盼蓝染色和DAB染色结果表明,与感病品种相比,抗病品种叶片被侵染部位活性氧迅速产生和积累,进而促进细胞的死亡形成过敏反应。同时对抗感不同的烟草种质接种链格孢菌,RNA-seq和蛋白质组学技术分析结果表明过敏反应相关基因NtHIR2表达差异比较明显。因此,从烟草中克隆到过敏反应诱导基因NtHIR2,表达分析显示NtHIR2在叶中表达较高,并且受链格孢菌侵染和活性氧的诱导。以NtHIR2为诱饵蛋白进行酵母双杂交筛库,结果表明NtHIR2与NtLRR/NtSYP/NtWRKY等蛋白互作,可能共同调控下游基因的表达,进而可能影响植物抗病性。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士后
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S435.72;S572

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本文编号：2686615