中国野生毛葡萄芪合成酶基因抗白粉病表达分析

发布时间：2020-05-12 15:54

【摘要】：葡萄是世界重要栽培果树之一,欧洲葡萄(Vitis vinifera)品种因优质高产而被广泛栽培,但其突出缺点是抗病害能力弱,尤其是白粉病[Uncinula necator(Schw.)Burr],病害对葡萄的产量与品质造成严重的损失。中国野生葡萄资源蕴藏着丰富的抗病性,中国野生毛葡萄‘丹凤-2’不仅白藜芦醇含量高而且抗病性强,是葡萄育种的重要种质资源。本研究从‘丹凤-2’中筛选了果实中高表达的芪合成酶基因VqSTS13、VqSTS26和叶片中高表达的VqSTS32,经遗传转化至欧洲葡萄无核白中,获得转基因葡萄植株,对转基因植株进行接种白粉菌的抗病性鉴定;进一步以野生型无核白和课题组前期获得的VqSTS6转基因无核白为试材,通过抑制剂处理和微嫁接实验,研究白粉菌诱导下芪合成酶的产物芪类植保素的积累特性。取得的主要结果如下:1.克隆了中国野生毛葡萄芪合成酶基因VqSTS13(JQ868685)、VqSTS26(JQ868666)和VqSTS32(JQ868672)的cDNA序列,序列大小为1179 bp,经与欧洲葡萄基因组Vitis vinifera cv.‘Pinot Noir’clone PN40024序列比对,得出VqSTS13、VqSTS26、VqSTS32均定位于葡萄第16号染色体上,编码392个氨基酸。亚细胞定位结果表明VqSTS13、VqSTS26、VqSTS32定位在细胞质中。2.通过农杆菌介导法,分别将携带‘丹凤 2’VqSTS13、VqSTS26和VqSTS32基因的植物表达载体转入欧洲葡萄无核白中,获得了VqSTS26、VqSTS32转基因无核白植株。经PCR检测和Western blot鉴定,获得转VqSTS26基因无核白株系8株、转VqSTS32基因无核白株系5株。3.对转基因株系进行生物与非生物胁迫处理下芪合成酶基因的表达分析,转基因植株芪合成酶基因的表达水平提高;分析芪合成酶代谢通路相关基因表达,芪合成酶上游PAL基因与下游RSGT基因的表达水平上调,而与芪合成酶存在底物竞争关系的CHS基因表达下调。4.通过对转基因植株人工接种白粉菌鉴定,发现白粉菌菌丝生长发育比野生型无核白生长慢;转基因植株的芪合成酶基因表达水平及其产物芪类物质的积累量显著高于野生型无核白;转基因植株对白粉病的抗性增强。5.以实验室前期创建的VqSTS6转基因无核白为砧木,通过微嫁接实验研究野生型无核白与嫁接苗对其白粉菌的抗性。结果表明:VqSTS6-Flag融合蛋白不发生根-茎的组织间转运,而根部过表达VqSTS6基因可以促进地上部野生型无核白的芪类物质积累,提高对白粉病的抗性。微嫁接实验也证明根部过表达VqSTS6也可以提高其他不同品种欧洲葡萄的芪类物质含量。综上所述,‘丹凤-2’芪合成酶基因VqSTS26、VqSTS32转入欧洲葡萄品种无核白后,不仅提高了无核白芪合成酶基因的表达水平,而且促进了芪类物质的积累,增强了无核白对白粉病的抗性;根部过表达VqSTS6基因可以促进野生型无核白接穗芪类物质的积累并增强其白粉病抗性。因此,中国野生毛葡萄‘丹凤-2’及其携带的芪合成酶基因,是定向改良欧洲葡萄品种白粉病抗性与增加芪类物质含量的重要种质资源。
【图文】：

合成酶基因,丹凤,聚类分析,序列

14 2 ‘丹凤-2’芪合成酶基因 VqSTS13、VqSTS26、VqSTS32 的序列与聚类分析。A：VqSTSTS26、VqSTS32 的染色体定位分析；B：VqSTS13、VqSTS26、VqSTS32 与欧洲葡萄同源酸序列比对；阴影部分为差异位点，方框部分为保守序列；C：VqSTS13、VqSTS26、Vq洲葡萄（Vitis vinifera）、高粱（Sorghum bicolor）、花生（Arachis hypogaea）、白松（bus）、樟子松（Pinus sylvestris）和松叶兰（Psilotum nudum）芪合成酶基因氨基酸序列聚VqSTS13（AFM56662.1）、VqSTS26（AFM56643.1）、VqSTS32（AFM56649.1）、VvP_002268756.1）、VvSTS29（CAA54221.1）、VvSTS48（NP_001267934.1）、SbSTS（AAL49TS（BAA78617）、PstrSTS（CAA87012）、PsylSTS（CAA43165）和 PnSTS（BAA879

丹凤,毛葡萄,接菌,合成酶基因

the shading is the difference site and the box part is the conserved sequence; C: Cluster analysis of aminoacid sequence of VqSTS13, VqSTS26, VqSTS32 and STS from Vitis vinifera, Sorghum bicolor, Arachishypogaea, pinus strobus, pinus sylvestris and psilotum nudum; VqSTS13 (AFM56662.1), VqSTS26(AFM56643.1), VqSTS32 (AFM56649.1), VvSTS15 (XP_002268756.1), VvSTS29 (CAA54221.1),VvSTS48 (NP_001267934.1), SbSTS (AAL49965), AhSTS (BAA78617), PstrSTS (CAA87012),PsylSTS (CAA43165) and PnSTS (BAA87924).2.3.2 中国野生毛葡萄‘丹凤-2’芪合成酶基因 VqSTS13、VqSTS26 和VqSTS32 葡萄白粉菌诱导表达分析为了研究‘丹凤-2’芪合成酶基因 VqSTS13、VqSTS26 和 VqSTS32 对白粉菌诱导的响应情况，我们对‘丹凤-2’葡萄叶片进行白粉菌接种处理，并分析自然条件下及接菌0 hpi、12 hpi、24 hpi、48 hpi、72 hpi、96 hpi和120 hpi叶片中芪合成酶基因VqSTS13、VqSTS26 和 VqSTS32 的表达情况。结果表明：VqSTS13、VqSTS26 和 VqSTS32 可以响应白粉菌的诱导表达，基因相对表达水平均在接菌 12 hpi 达最高峰，，恢复后又于接菌72 hpi 表达上升，并于接菌 120 hpi 表达水平达第二次峰值。其中，VqSTS26 在接菌 12hpi 的上调水平最高。
【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】：2019
【分类号】：S436.631.1

【相似文献】