茉莉酸路径与脂转运蛋白GhLTPd在棉花ssn突变体类病斑形成中的功能研究

发布时间：2020-09-03 20:35

　　黄萎病是棉花生产上主要的病害,解析棉花抗黄萎病机制,挖掘抗黄萎病基因是开展棉花抗黄萎病分子育种的基础。试验室已有研究发现抑制棉花P450基因SSN(silencing induced stem necrosis)后导致棉花系统性免疫激活,突变体ssn棉株中参与JA合成及信号路径相关基因的表达明显上调并在棉株茎杆和叶片等组织产生类病斑;嫁接试验证实茎杆上出现的类病斑是由根部产生某种抗病信号分子且向上传递到茎中所诱发。为探讨抑制SSN表达后产生的类病斑是否依赖于JA相关信号路径的激活,和抗病信号分子的传递是否依赖于系统获得性抗性,我们开展了相关研究,取得的主要结果如下:1、ssn与JA路径负调控因子JAZ超表达材料JO39以及RNAi材料JR13杂交后代的表型以及相关基因表达分析结果表明JA路径的激活以及突变体中JA的积累并不是造成类病斑产生的主要原因;2、通过生物信息学的方法在棉花中筛选到五个与拟南芥脂转运蛋白At DIR1同源的基因,并命名为Gh LTPd。根据序列比对分析以及保守区域分析,这五个基因编码的多肽均具有一些保守的结构特点,包括N端的信号肽区域以及保守的ns-LTP功能性区域,在空间结构上形成四个二硫键的八个半胱氨酸残基,还有被认为参与蛋白互作的富含脯氨酸的P××P motif以及对于脂转运蛋白重要空间结构疏水腔形成有关的CLC domain;3、根据序列的保守性构建了棉花中At DIR1同源基因的病毒介导的基因沉默(Virus Induced Gene Silencing,VIGS)载体,并对棉花中At DIR1同源基因在棉花抗黄萎病中的作用进行了初步鉴定。研究结果表明抑制Gh LTPd表达之后,棉花对黄萎病的抗性减弱。这表明系统获得性抗性(SAR)在棉花与黄萎病互作中具有重要作用。4、对ssn棉株茎杆上类病斑产生前后棉花中At DIR1同源基因Gh LTPds的表达进行了分析。结果发现当抑制SSN表达产生类病斑之后,Gh LTPd相关基因的表达受到明显的激活,表明Gh LTPd表达水平与类病斑产生有关;利用SAR信号物质壬二酸(Az A)对棉花进行处理后的基因表达分析表明Az A所介导的SAR反应依赖于Gh LTPd;利用VIGS技术,在棉花中共干涉Gh LTPd和SSN,结果表明抑制Gh LTPd的表达能够恢复抑制SSN表达所引起的LOXs途径的激活以及Gh PR1的组成型激活,同时能够降低SSN表达水平下降所引起的活性氧积累;综合以上,我们认为JA路径的激活并不是ssn突变体产生类病斑的主要原因;Gh LTPd在类病斑产生过程中有重要作用,并且可能参与ssn突变体中抗病信号的传递。同时抑制Gh LTPd的表达水平能削弱棉花对黄萎病菌的抗性,说明Gh LTPd可能参与植物对生物逆境的响应。
【学位单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S435.62
【部分图文】：

系统模型图,系统模型,病原菌,接穗

图 1.1 植物免疫系统模型（引自 Dodds and Rathjen 2010）。Figure 1.1 Plant innate immunity model (Dodds and Rathjen 2010)1.2.2 系统获得性抗性及其信号专递系统获得性抗性最早称为系统抗性(Chester1933)。后来的研究中科学家发现植物产生 HR 之后，不仅会抑制侵染部位病原菌的生长，同时在植株其他未受侵染的组织会产生对病原菌抗性，称之为系统获得性抗性（systemic acquiredresistance, SAR）(Durrant and Dong 2004)。SAR 产生之后，当病原菌再次侵染，植物未受到侵染的组织将会以一种更快且更强的状态进行防御，并且 Guedes 等认为韧皮部对于 SAR 远距离的信号传递非常重要，在黄瓜中对病原菌侵染组织的韧皮部环剥试验导致非侵染组织 SAR 无法正常激活(Guedes et al 1980)。虽然目前并不清楚这种传递的 SAR 信号到底是什么，但是这种信号并不具有物种特异性。在砧木黄瓜中所产生的 SAR 信号传递至接穗西瓜中，一样可以使得接穗

基因表达水平,杂交材料,材料

杂交材料表型鉴定以及SSN和GhJAZ2表达量检测

含量测定,杂交材料,茉莉酸

病程相关蛋白GhPR1和茉莉酸合成相关基因表达分析以及JA含量测定

【参考文献】