中国野生毛葡萄芪合酶基因VqSTS11和VqSTS23调控抗白粉病的研究
发布时间：2021-09-11 17:00
利用同源克隆法得到抗白粉病的中国野生毛葡萄‘丹凤–2’芪合酶基因VqSTS11和VqSTS23的开放阅读框,并构建过表达载体;通过器官发生途径诱导不抗白粉病的欧洲葡萄‘无核白’分生愈伤组织并采用农杆菌介导法对其进行转化;经过PCR检测和Westernblot鉴定,获得了5株VqSTS11超量表达植株和3株VqSTS23超量表达植株;人工接种白粉菌发现,转基因植株中白粉菌菌丝生长速度慢,孢子萌发受到一定的抑制,并且转基因植株中芪合酶基因相对表达量升高,抗病相关基因表达上调,芪类物质含量积累增多。本研究结果进一步证明中国野生毛葡萄‘丹凤–2’芪合酶基因VqSTS11和VqSTS23对白粉菌具有抗性,‘丹凤–2’可以为改良欧洲葡萄品种抗病性提供抗病基因,作为抗病育种的资源。
【文章来源】：园艺学报. 2020,47(07)北大核心CSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
转VqSTS11和VqSTS23基因的‘无核白’葡萄植株对白粉病的抗性增强
以接种白粉菌的转基因‘无核白’葡萄植株为材料进行实时定量PCR试验，结果表明，接种白粉菌后，芪合酶基因在转基因植株中相对表达量整体呈上升趋势，且明显高于野生型（图7）。其中，VqSTS11-L2转基因株系在接菌后144 h芪合酶基因VqSTS11表达量是同期野生型植株的39.5倍，VqSTS11-L4转基因株系在接菌后168 h的VqSTS11表达量是同期野生型植株的42倍。VqSTS23-L1和L2转基因株系在接菌后VqSTS23的表达量在接菌后168 h达到最高，分别为野生型的123.6倍和126.4倍。通过HPLC方法检测接菌前后芪类物质的变化与含量，结果（图8）表明：未接种时，转基因植株和野生型植株中主要的芪类物质是反式云杉新苷（白藜芦醇糖基化衍生物），且转基因植株中含量高于野生型，并均检测到了白藜芦醇（较野生型高）。接菌7 d后，植株中芪类物质均含量升高，其中，VqSTS11-L2中的反式云杉新苷含量最高（346.52μg·g-1 DW），是接菌前的2.8倍。转基因植株中还检测到葡萄素。其中VqSTS11-L2中的葡萄素含量最高（14.50μg·g-1 DW),VqSTS11-L4中白藜芦醇含量最高（34.15μg·g-1 DW），是接菌前的1.7倍。
VqSTS11和VqSTS23长度均为1 179 bp（图1,A），编码392个氨基酸，蛋白分子大小为43 kD。根据欧洲葡萄基因组V.vinifera‘Pinot Noir’clone PN40024的已测序列（Jaillon et al.,2007），对毛葡萄‘丹凤–2’的VqSTS11和VqSTS23进行序列分析，芪合酶基因VqSTS11反向定位于16号染色体的16526329–16527862位，Vq STS23反向定位于16号染色体的16615705–16617258位（图1,A）。VqSTS11与VvSTS1有5个位点氨基酸不同，在VqSTS11中位于氮（N）端至碳（C）端的第103位赖氨酸、第106位赖氨酸、第107位谷氨酸、第219位丙氨酸和第283位丝氨酸，在Vv STS1中对应位点是精氨酸、精氨酸、天冬氨酸、丝氨酸和苏氨酸；VqSTS23与VvSTS5有3个位点氨基酸不同，在VqSTS23中位于N端至C端的第3位的苯丙氨酸、第4位的缬氨酸和第115位的赖氨酸，而在VvSTS5中对应位点是丝氨酸、异亮氨酸、谷氨酸。对葡萄及其他几个植物的STS基因编码的氨基酸进行聚类分析（图1,B),VqSTS11、VqSTS23与欧洲葡萄VvSTS1和VvSTS5同源性最高，分别为98.72%和99.23%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国野生毛葡萄芪合酶基因抗白粉病功能分析[J]. 吴凤颖,刘梦琦,王跃进. 园艺学报. 2020(02)
[2]中国野生毛葡萄芪合成酶基因表达与抗白粉病分析[J]. 刘梦琦,吴凤颖,王跃进. 中国农业科学. 2019(14)
[3]中国葡萄属野生种叶片抗白粉病遗传研究[J]. 王跃进,贺普超. 中国农业科学. 1997(01)
[4]中国葡萄属野生种抗病性的研究[J]. 贺普超,王跃进,王国英,任治邦,和纯成. 中国农业科学. 1991(03)
博士论文
[1]中国野生华东葡萄泛素连接酶基因抗白粉病功能研究[D]. 余义和.西北农林科技大学 2013
[2]两个中国野生葡萄抗病相关基因的表达分析[D]. 史江莉.西北农林科技大学 2012
硕士论文
[1]中国葡萄野生种白藜芦醇含量分析的研究[D]. 段朝辉.西北农林科技大学 2002
本文编号：3393378
【文章来源】：园艺学报. 2020,47(07)北大核心CSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
转VqSTS11和VqSTS23基因的‘无核白’葡萄植株对白粉病的抗性增强
以接种白粉菌的转基因‘无核白’葡萄植株为材料进行实时定量PCR试验，结果表明，接种白粉菌后，芪合酶基因在转基因植株中相对表达量整体呈上升趋势，且明显高于野生型（图7）。其中，VqSTS11-L2转基因株系在接菌后144 h芪合酶基因VqSTS11表达量是同期野生型植株的39.5倍，VqSTS11-L4转基因株系在接菌后168 h的VqSTS11表达量是同期野生型植株的42倍。VqSTS23-L1和L2转基因株系在接菌后VqSTS23的表达量在接菌后168 h达到最高，分别为野生型的123.6倍和126.4倍。通过HPLC方法检测接菌前后芪类物质的变化与含量，结果（图8）表明：未接种时，转基因植株和野生型植株中主要的芪类物质是反式云杉新苷（白藜芦醇糖基化衍生物），且转基因植株中含量高于野生型，并均检测到了白藜芦醇（较野生型高）。接菌7 d后，植株中芪类物质均含量升高，其中，VqSTS11-L2中的反式云杉新苷含量最高（346.52μg·g-1 DW），是接菌前的2.8倍。转基因植株中还检测到葡萄素。其中VqSTS11-L2中的葡萄素含量最高（14.50μg·g-1 DW),VqSTS11-L4中白藜芦醇含量最高（34.15μg·g-1 DW），是接菌前的1.7倍。
VqSTS11和VqSTS23长度均为1 179 bp（图1,A），编码392个氨基酸，蛋白分子大小为43 kD。根据欧洲葡萄基因组V.vinifera‘Pinot Noir’clone PN40024的已测序列（Jaillon et al.,2007），对毛葡萄‘丹凤–2’的VqSTS11和VqSTS23进行序列分析，芪合酶基因VqSTS11反向定位于16号染色体的16526329–16527862位，Vq STS23反向定位于16号染色体的16615705–16617258位（图1,A）。VqSTS11与VvSTS1有5个位点氨基酸不同，在VqSTS11中位于氮（N）端至碳（C）端的第103位赖氨酸、第106位赖氨酸、第107位谷氨酸、第219位丙氨酸和第283位丝氨酸，在Vv STS1中对应位点是精氨酸、精氨酸、天冬氨酸、丝氨酸和苏氨酸；VqSTS23与VvSTS5有3个位点氨基酸不同，在VqSTS23中位于N端至C端的第3位的苯丙氨酸、第4位的缬氨酸和第115位的赖氨酸，而在VvSTS5中对应位点是丝氨酸、异亮氨酸、谷氨酸。对葡萄及其他几个植物的STS基因编码的氨基酸进行聚类分析（图1,B),VqSTS11、VqSTS23与欧洲葡萄VvSTS1和VvSTS5同源性最高，分别为98.72%和99.23%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国野生毛葡萄芪合酶基因抗白粉病功能分析[J]. 吴凤颖,刘梦琦,王跃进. 园艺学报. 2020(02)
[2]中国野生毛葡萄芪合成酶基因表达与抗白粉病分析[J]. 刘梦琦,吴凤颖,王跃进. 中国农业科学. 2019(14)
[3]中国葡萄属野生种叶片抗白粉病遗传研究[J]. 王跃进,贺普超. 中国农业科学. 1997(01)
[4]中国葡萄属野生种抗病性的研究[J]. 贺普超,王跃进,王国英,任治邦,和纯成. 中国农业科学. 1991(03)
博士论文
[1]中国野生华东葡萄泛素连接酶基因抗白粉病功能研究[D]. 余义和.西北农林科技大学 2013
[2]两个中国野生葡萄抗病相关基因的表达分析[D]. 史江莉.西北农林科技大学 2012
硕士论文
[1]中国葡萄野生种白藜芦醇含量分析的研究[D]. 段朝辉.西北农林科技大学 2002
本文编号：3393378
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