唐菖蒲病程相关基因非表达子1（NPR1）在抗病过程中的功能分析

发布时间：2016-12-02 16:05

  本文关键词：唐菖蒲病程相关基因非表达子1（NPR1）在抗病过程中的功能分析，由笔耕文化传播整理发布。

《中国农业大学》 2015年

唐菖蒲病程相关基因非表达子1（NPR1）在抗病过程中的功能分析

钟雄辉  

【摘要】：唐菖蒲是病害发生较为严重的球根花卉种类之一,从种球到切花生产,都会受到多种病原微生物的侵害。应用抗病品种是病害防治最经济有效的方法,但唐菖蒲抗源材料匮乏,加之常规育种周期过长,使得抗病品种远不能满足生产上的需求。因此深入了解唐菖蒲内源免疫机制,是开发新的保护策略的前提条件。病程相关基因非表达子1(nonexpressor of pathogenesis-related gene1,NPR1)不仅对系统获得抗性和诱导系统抗性起核心调控作用,而且也是基础抗性以及抗病基因决定抗性的重要调控因子。此外,NPR1还可以通过与转录因子TGA2的互作来调控病程相关基因(pathogenesis-related genes,PRs)的表达和抗性的产生。本研究克隆到唐菖蒲NPR1及其启动子,以及转录因子TGA2,采用生物信息学、qRT-PCR、亚细胞定位、病毒介导的基因沉默(VIGS)和拟南芥遗传互补等技术分析和验证了候选基因的功能。取得以下主要研究结果：1)从唐菖蒲中分离PDS基因保守序列,命名为GhPDS(登陆号：KC344859)。利用负压侵染的办法,侵染唐菖蒲未发芽的籽球以及幼苗,获得了明显的光漂白表型。沉默植株中,GhPDS的转录水平受到显著抑制。以籽球为外植体,GhPDS的转录水平与对照相比下降2.5倍；幼苗为外植体,转录水平降低3.9倍,成功建立了病毒介导的唐菖蒲基因沉默体系。2)从唐菖蒲中分离出了NPR1以及TGA2基因全长序列。GhNPR1(登陆号：KJ769203)全长为2243bp,开放读码框1767bp,编码588个氨基酸；GhTGA2(登陆号：KC344858)全长为1925bp,CDS为1296bp,编码431个氨基酸。推定的唐菖蒲TGA转录因子与拟南芥bzip家族的D亚家族的GroupII同源性最高,经过进一步的同源性分析发现,唐菖蒲TGA2与拟南芥TGA2同源性最高,达到66.7%。3)实时荧光定量PCR分析GhNPRl基因的表达模式表明,GhNPRl基因在叶片中表达量大约是籽球和根中表达量的一半,在花中表达量最低,GhNPRl基因的表达受水杨酸诱导,1mM水杨酸处理12h,GhNPR1表达水平比对照提高了3.8倍。4)烟草亚细胞定位及双分子荧光互作(BIFC)结果表明,GhNPR1定位在细胞核及细胞膜上；而GhTGA2主要定位在细胞核内。在烟草叶片下表皮细胞中表达3SS：：GhNPR1-YFPN和35S::GhTGA2-YFPC,在叶片表皮细胞核中观察到强烈的荧光信号,结果表明,GhNPR1和GhTGA2之间存在互作。5)将GhNPRl基因转到拟南芥nprl突变体中,利用丁香假单胞菌番茄变种P.s.t DC3000侵染转基因植株,该基因能恢复突变体抗病性。表明GhNPR1与拟南芥NPR1基因具有同源性。6)沉默唐菖蒲GhNPR1基因,降低了对车轴草弯孢唐菖蒲变种的抗病性。以上研究结果表明,唐菖蒲GhNPR1基因水杨酸诱导,并且能与GhTGA2互作促进下游基因的表达,在唐菖蒲系统获得性抗病性中具有重要功能。

【关键词】：
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S436.8
【目录】：

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本文编号：202181