辣椒SBP-box基因家族分析及CaSBP11和CaSBP12基因功能的鉴定

发布时间：2017-05-01 15:04

  本文关键词：辣椒SBP-box基因家族分析及CaSBP11和CaSBP12基因功能的鉴定，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：辣椒(Capsicum annuum L.)是一种具有极高经济价值的重要蔬菜作物,在全世界范围内广泛栽培。然而,辣椒的病虫害却日益严重。尤其是由土传病害辣椒疫霉菌(Phytophthora capsici)侵染引起的辣椒疫病(Phytophthora blight),对辣椒产业化发展已经形成了制约。防治疫病发生的方法虽然很多,但效果并不是很好,有的还造成了很大的副作用。因此,利用分子生物技术开展抗疫病基因的寻找与抗性机理的研究具有很重要的意义。而SBP-box基因家族是植物特有的一类转录因子家族。广泛地参与到植物的代谢调控、生长发育以及对逆境的胁迫响应,如激素应答、果实、花和孢子发育、以及抗病原菌侵染等。然而,SBP-box基因家族在辣椒中的功能并不清楚。除此之外,本研究从实验室前期所建立的辣椒对不同亲合型疫霉菌生理小种的转录组数据库中也筛选出一个辣椒SBP-box差异表达基因(CaSBP05)。因此对辣椒SBP-box基因家族进行了分析,并对两个差异表达基因CaSBP11和CaSBP12进行了功能鉴定,旨在为探寻辣椒对疫霉菌的抗性机理提供理论依据。主要研究结果如下:1.对辣椒SBP-box家族基因进行了生物信息学分析。在辣椒中鉴定了15个SBP-box基因,分布在7条染色体上。序列分析表明这个基因家族成员含有76个氨基酸左右的保守结构域,具有C3H、C2HC型的两个辛指结构和一个核定位信号,进化树分析表明辣椒SBP-box家族基因可被分为6组,其中辣椒SBP-box基因与双子叶植物的进化关系较近。除此之外,同源性分析表明,辣椒基因组中有4对同源基因,而辣椒与拟南芥基因组中有10对同源基因。2.分析了辣椒SBP-box家族基因的组织表达特性。结果表明:辣椒SBP-box基因在各组织中的表达模式可分为两类,一类是组成型表达,一类是差异表达。并且,组成型表达的基因在各检测组织中的表达量都较低。总的来说,辣椒SBP-box基因在叶中的表达量最高,茎和根次之,果和花最低。3.对辣椒SBP-box基因进行了辣椒疫霉菌与效应剂处理下的表达模式分析。结果表明:7个辣椒SBP-box基因(CaSBP01、02、04、05、06、11、12和13)在亲和与非亲和疫霉菌的侵染下呈现上调表达模式,而5个(CaSBP07、09、10、14和15)CaSBP基因呈下调表达模式。CaSBP03和CaSBP08两个基因在亲和疫霉菌侵染下呈上调表达模式,在非亲和疫霉菌侵染下呈下调表达模式。SA与MeJA生物合成相应的抑制剂(PBZ和SHAM)处理表明,辣椒SBP-box基因在抑制剂处理6h时,基因的表达量达到最低,用相应的诱导剂(SA、MeJA)处理后发现,基因的表达量有所上升,但MeJA处理后峰值出现的比SA处理后的早。4.利用病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术对接种疫霉菌后筛选出的两个差异表达基因CaSBP11与CaSBP12进行了功能的初步鉴定。CaSBP11与CaSBP12基因沉默植株的表型与阴性对照植株相比没有明显的差异,且沉默效率达到60%;对沉默的植株进行离体叶片的抗病检测结果显示,沉默植株的抗病性增强,根系活力增强,说明CaSBP11与CaSBP12基因在辣椒对辣椒疫病的抗性过程中可能起负向调控的作用。另外,对沉默植株的盐胁迫表明,其在盐胁迫过程中可能起正向调控的作用。
【关键词】：辣椒 SBP-box家族基因 疫霉菌 VIGS 基因功能鉴定
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S641.3
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 文献综述11-15
• 1.1 辣椒疫病的危害与防治11
• 1.1.1 辣椒疫病的危害11
• 1.1.2 辣椒疫病的防治11
• 1.2 辣椒对疫病的抗性遗传规律及抗病基因的研究进展11-12
• 1.2.1 抗性遗传规律11-12
• 1.2.2 抗病基因的研究进展12
• 1.3 SBP-box基因家族的研究进展12-13
• 1.3.1 SBP-box基因家族的起源与发展12-13
• 1.3.2 SBP转录因子的结构特征13
• 1.3.3 SBP转录因子在逆境胁迫中的作用13
• 1.4 本研究的目的意义及主要研究内容13-15
• 1.4.1 目的意义13-14
• 1.4.2 研究内容14-15
• 第二章 辣椒SBP-box家族基因的鉴定与分析15-28
• 2.1 试验材料15
• 2.2 试验方法15-16
• 2.2.1 辣椒SBP-box家族基因的鉴定与注释15
• 2.2.2 辣椒SBP-box家族基因序列比对、进化树及外显子内含子结构分析15
• 2.2.3 辣椒SBP-box基因家族染色体定位及同源性分析15-16
• 2.2.4 植株培养、疫霉菌接种与外源物质处理16
• 2.2.5 RNA提取和RT-PCR16
• 2.3 结果与分析16-26
• 2.3.1 辣椒SBP-box家族基因的鉴定与注释16-17
• 2.3.2 辣椒SBP-box家族基因序列比对、进化树及外显子内含子结构分析17-20
• 2.3.3 辣椒SBP-box基因家族染色体定位及同源性分析20-23
• 2.3.4 辣椒SBP-box基因的组织特异性表达分析23
• 2.3.5 辣椒SBP-box基因在疫霉菌侵染和抑制剂处理下的表达模式分析23-26
• 2.4 讨论26-28
• 第三章 辣椒CaSBP11基因功能的初步研究28-37
• 3.1 试验材料28
• 3.1.1 植物材料与辣椒疫霉菌菌株28
• 3.1.2 试验载体28
• 3.1.3 酶及主要试剂28
• 3.2 试验方法28-29
• 3.2.1 非生物胁迫处理28
• 3.2.2 RNA提取和RT-PCR28
• 3.2.3 病毒载体的构建28-29
• 3.2.4 农杆菌的转化29
• 3.2.5 农杆菌侵染29
• 3.2.6 辣椒植株沉默效率检测以及抗病性鉴定29
• 3.2.7 辣椒沉默植株耐盐性鉴定29
• 3.3 结果与分析29-35
• 3.3.1 非生物胁迫处理下的表达模式分析29-30
• 3.3.2 辣椒植株沉默效率的检测及抗病性鉴定30-34
• 3.3.3 CaSBP11基因沉默植株的耐盐性鉴定34-35
• 3.4 讨论35-37
• 第四章 辣椒CaSBP12基因功能的初步研究37-45
• 4.1 试验材料37
• 4.1.1 植物材料与辣椒疫霉菌菌株37
• 4.1.2 试验载体37
• 4.1.3 酶及主要试剂37
• 4.2 试验方法37
• 4.3 结果与分析37-43
• 4.3.1 CaSBP12在非生物胁迫处理下的表达模式分析37-38
• 4.3.2 辣椒植株沉默效率的检测及抗病性鉴定38-42
• 4.3.3 沉默植株的耐盐性鉴定42-43
• 4.4 讨论43-45
• 第五章 结论45-46
• 参考文献46-51
• 附录51-59
• 致谢59-60
• 作者简介60

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