CmLOX10和CmLOX13在调控薄皮甜瓜耐旱及抗白粉病中的作用机制
发布时间：2021-07-31 23:55
薄皮甜瓜（Cucumis melo var.makuwa Makino）是重要的水果型蔬菜,在我国和东亚国家广泛种植。其根系较浅,叶片大而薄,对水分需求量大,灌水不足或灌溉不及时常使甜瓜产量和品质下降。白粉病是甜瓜生产上经常发生的病害之一,由于白粉病发生而造成农药大量使用,污染了环境,降低了产品的安全性。因此,提高薄皮甜瓜的抗旱和抗白粉病能力对于甜瓜产业健康发展有重要意义。光信号是植物生长发育的基础,适当程度的光强,尤其是红光（Red light,RL）可以提高植物的防御反应,但红光与薄皮甜瓜的防御反应间的关系还鲜有报道。脂氧合酶（Lipoxygenase,LOXs,EC 1.13.11.12）广泛参与植物的生长发育、果实成熟衰老和逆境胁迫等过程,但薄皮甜瓜中脂氧合酶家族基因在抗逆中的作用机制还不清楚。课题组前期从甜瓜基因组网站鉴定出18个LOX家族基因（CmLOX01-18）。本论文以薄皮甜瓜‘玉美人’为研究材料,通过RT-qPCR分析选出在干旱胁迫下表达模式不同的CmLOX10和CmLOX13进行干旱胁迫下（控水处理）的机制研究;筛选出诱导防御薄皮甜瓜白粉病的适宜红光光强和时间,利...
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：98 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
LOXs代谢途径（曹嵩晓，2016）
似位点5’-CACATG-3’和5’-CACGTT-3’结合（Dombrechtetal.,2007）。当茉莉酸含量较低时，JAZ蛋白和MYC2蛋白结合在一起，MYC2蛋白不能结合下游茉莉酸类响应基因；当环境中茉莉酸类含量升高时，激活SCFCOI蛋白复合体，与MYC2竞争结合JAZ蛋白，导致被26S蛋白酶体识别降解。被释放的MYC2蛋白能与下游茉莉酸响应基因启动子结合，从而调控相应的生理过程，模型如下图（Chicoetal.,2008;Chinietal.,2007;Thinesetal.,2007）。由此说明MYC2转录因子蛋白在茉莉酸信号转导途径中处于核心调控位置，直接影响下游响应基因的表达。图1-2茉莉酸类激素响应核心调控模型（沈乾，2012）Fig.1-2ThecoreregulationpathwayinJAsinducedresponse前人研究表明，JA生物合成也受JA信号反馈调控。JA生物合成基因LOX2和AOS是由拟南芥中的MeJA诱导的（Sasakietal.,2001）。AtMYC2通过直接与JA生物合成和
沈阳农业大学博士学位论文29图2-1PEG6000处理下薄皮甜瓜18个脂氧合酶基因表达将18SrRNA作为内参基因Fig.2-1ExpressionpatternoftheLOXsgenesunder8%PEG6000treatmentinorientalmelon.Theexpressionof18SrRNAwasusedasinternalcontrol.2.2.2CmLOX10和CmLOX13在ABA和JA条件下的表达模式分析干旱胁迫会会影响植物激素状态，而ABA和JA是参与干旱胁迫的两个重要的激素（Osakabeetal.,2014）。因此，我们对CmLOX10和CmLOX13在激素ABA和JA处理下的表达模式进行分析。RT-qPCR结果显示，CmLOX10受到MeJA快速且强烈的诱导，上调表达倍数达到一千倍以上，但不响应ABA处理（图2-2A）。CmLOX13的表达量分别在ABA处理后的3h和12h上调2倍以上，但在MeJA处理后的24h内均没有发生显著的变化（图2-2B）。这些结果表明CmLOX10能响应JA信号但不响应ABA信号，而CmLOX13与CmLOX10相反，响应ABA信号而不响应JA信号，这也说明二者可能作用机制不同。图2-2CmLOX10和CmLOX13在ABA和JA条件下的表达模式分析对“四叶一心期”薄皮甜瓜幼苗进行ABA（100μM）和MeJA（100μM）处理。（A）CmLOX10基因表达，（B）CmLOX13基因表达，将18SrRNA作为基因相对表达的内参基因。图示数据为三个独立实验的平均值±SD。Fig.2-2TheCmLOX10andCmLOX13genesexpressionpatternatdifferenttimesaftertreatedwithABAandJAinorientalmelonleaves“Fourleavesstage”orientalmelonseedlingsweresubjectedtohormoneABA(100μM)andMeJA(100μM)treatments.(A)TheexpressionofCmLOX10(B)TheexpressionofCmLOX13.Therelativeexpressionofthegeneswasused18SrRNAasinternalcontrolgene.Datashownaremeans±SDofthreeindependentexperiments.
【参考文献】：
期刊论文
[1]The cotton WRKY transcription factor GhWRKY70 negatively regulates the defense response against Verticillium dahliae[J]. Xianpeng Xiong,Shichao Sun,Yanjun Li,Xinyu Zhang,Jie Sun,Fei Xue. The Crop Journal. 2019(03)
[2]利用紧密连锁抗白粉病基因的SSR标记鉴定甜瓜种质[J]. 李思怡,卢浩,赵莉,李冠. 分子植物育种. 2016(09)
[3]Effects of abiotic stress and hormones on the expressions of five13-CmLOXs and enzyme activity in oriental melon（Cucumis melo var.makuwa Makino）[J]. LIU Jie-ying,ZHANG Chong,SHAO Qi,TANG Yu-fan,CAO Song-xiao,GUO Xiao-ou,JIN Ya-zhong,QI Hong-yan. Journal of Integrative Agriculture. 2016(02)
[4]Effect of exogenous application of salicylic acid on the drought stress responses of Gardenia jasminoides[J]. XiaMei Yao,Jing Ma,Jing Ji,Chun Ou,WenQiang Gao. Sciences in Cold and Arid Regions. 2016(01)
[5]野生甜瓜MLO基因突变体对白粉病菌的抗性分析[J]. 程鸿,孔维萍,吕军芬,李继平. 园艺学报. 2015(08)
[6]植物应答低温胁迫的转录调控网络研究进展[J]. 刘辉,李德军,邓治. 中国农业科学. 2014(18)
[7]小麦白粉病发生气象条件和气象预报研究进展[J]. 郑秋红,杨霏云,朱玉洁. 中国农业气象. 2013(03)
[8]植物对逆境的响应机制研究进展[J]. 张亚军,王丽学,陈超,王堃. 江西农业学报. 2011(09)
[9]SA、MeJA、ACC和苹果轮纹病病原菌诱导湖北海棠MhWRKY1基因的表达[J]. 张计育,佟兆国,高志红,罗昌国,渠慎春,章镇. 中国农业科学. 2011(05)
[10]切割伤害对油桃果实后熟软化及乙烯合成的影响[J]. 姜爱丽,马艳,胡文忠,田密霞,刘程惠. 食品科学. 2010(02)
博士论文
[1]甜高粱隐花色素CRYPTOCHROME1a和CRYPTOCHROME1b的功能、信号转导机制及胁迫响应分析[D]. 周婷婷.吉林大学 2017
[2]薄皮甜瓜脂氧合酶CmLOX10和CmLOX13的原核表达、生化特性及启动子分析[D]. 曹嵩晓.沈阳农业大学 2016
[3]甜瓜抗白粉病基因Pm-2F的精细定位与克隆[D]. 张春秋.中国农业科学院 2012
[4]甜瓜白粉病抗性遗传分析及相关基因SSR标记[D]. 马鸿艳.东北林业大学 2011
硕士论文
[1]薄皮甜瓜CmLOX10在植物成熟衰老和干旱响应中的作用[D]. 廖晶晶.沈阳农业大学 2018
[2]甜瓜CmLOX09对逆境胁迫、激素和信号物质的响应及对番茄的遗传转化[D]. 鞠立君.沈阳农业大学 2017
[3]白粉病菌对甜瓜幼苗叶片DNA甲基化和转录组的影响[D]. 闫伟浩.山东农业大学 2017
[4]接种枯萎病菌对甜瓜脂氧合酶活性及CmLOXs表达的影响[D]. 邵琪.沈阳农业大学 2016
[5]甜瓜抗枯萎病、白粉病、蔓枯病分子标记辅助选择[D]. 林琳.浙江大学 2015
本文编号：3314428
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：98 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
LOXs代谢途径（曹嵩晓，2016）
似位点5’-CACATG-3’和5’-CACGTT-3’结合（Dombrechtetal.,2007）。当茉莉酸含量较低时，JAZ蛋白和MYC2蛋白结合在一起，MYC2蛋白不能结合下游茉莉酸类响应基因；当环境中茉莉酸类含量升高时，激活SCFCOI蛋白复合体，与MYC2竞争结合JAZ蛋白，导致被26S蛋白酶体识别降解。被释放的MYC2蛋白能与下游茉莉酸响应基因启动子结合，从而调控相应的生理过程，模型如下图（Chicoetal.,2008;Chinietal.,2007;Thinesetal.,2007）。由此说明MYC2转录因子蛋白在茉莉酸信号转导途径中处于核心调控位置，直接影响下游响应基因的表达。图1-2茉莉酸类激素响应核心调控模型（沈乾，2012）Fig.1-2ThecoreregulationpathwayinJAsinducedresponse前人研究表明，JA生物合成也受JA信号反馈调控。JA生物合成基因LOX2和AOS是由拟南芥中的MeJA诱导的（Sasakietal.,2001）。AtMYC2通过直接与JA生物合成和
沈阳农业大学博士学位论文29图2-1PEG6000处理下薄皮甜瓜18个脂氧合酶基因表达将18SrRNA作为内参基因Fig.2-1ExpressionpatternoftheLOXsgenesunder8%PEG6000treatmentinorientalmelon.Theexpressionof18SrRNAwasusedasinternalcontrol.2.2.2CmLOX10和CmLOX13在ABA和JA条件下的表达模式分析干旱胁迫会会影响植物激素状态，而ABA和JA是参与干旱胁迫的两个重要的激素（Osakabeetal.,2014）。因此，我们对CmLOX10和CmLOX13在激素ABA和JA处理下的表达模式进行分析。RT-qPCR结果显示，CmLOX10受到MeJA快速且强烈的诱导，上调表达倍数达到一千倍以上，但不响应ABA处理（图2-2A）。CmLOX13的表达量分别在ABA处理后的3h和12h上调2倍以上，但在MeJA处理后的24h内均没有发生显著的变化（图2-2B）。这些结果表明CmLOX10能响应JA信号但不响应ABA信号，而CmLOX13与CmLOX10相反，响应ABA信号而不响应JA信号，这也说明二者可能作用机制不同。图2-2CmLOX10和CmLOX13在ABA和JA条件下的表达模式分析对“四叶一心期”薄皮甜瓜幼苗进行ABA（100μM）和MeJA（100μM）处理。（A）CmLOX10基因表达，（B）CmLOX13基因表达，将18SrRNA作为基因相对表达的内参基因。图示数据为三个独立实验的平均值±SD。Fig.2-2TheCmLOX10andCmLOX13genesexpressionpatternatdifferenttimesaftertreatedwithABAandJAinorientalmelonleaves“Fourleavesstage”orientalmelonseedlingsweresubjectedtohormoneABA(100μM)andMeJA(100μM)treatments.(A)TheexpressionofCmLOX10(B)TheexpressionofCmLOX13.Therelativeexpressionofthegeneswasused18SrRNAasinternalcontrolgene.Datashownaremeans±SDofthreeindependentexperiments.
【参考文献】：
期刊论文
[1]The cotton WRKY transcription factor GhWRKY70 negatively regulates the defense response against Verticillium dahliae[J]. Xianpeng Xiong,Shichao Sun,Yanjun Li,Xinyu Zhang,Jie Sun,Fei Xue. The Crop Journal. 2019(03)
[2]利用紧密连锁抗白粉病基因的SSR标记鉴定甜瓜种质[J]. 李思怡,卢浩,赵莉,李冠. 分子植物育种. 2016(09)
[3]Effects of abiotic stress and hormones on the expressions of five13-CmLOXs and enzyme activity in oriental melon（Cucumis melo var.makuwa Makino）[J]. LIU Jie-ying,ZHANG Chong,SHAO Qi,TANG Yu-fan,CAO Song-xiao,GUO Xiao-ou,JIN Ya-zhong,QI Hong-yan. Journal of Integrative Agriculture. 2016(02)
[4]Effect of exogenous application of salicylic acid on the drought stress responses of Gardenia jasminoides[J]. XiaMei Yao,Jing Ma,Jing Ji,Chun Ou,WenQiang Gao. Sciences in Cold and Arid Regions. 2016(01)
[5]野生甜瓜MLO基因突变体对白粉病菌的抗性分析[J]. 程鸿,孔维萍,吕军芬,李继平. 园艺学报. 2015(08)
[6]植物应答低温胁迫的转录调控网络研究进展[J]. 刘辉,李德军,邓治. 中国农业科学. 2014(18)
[7]小麦白粉病发生气象条件和气象预报研究进展[J]. 郑秋红,杨霏云,朱玉洁. 中国农业气象. 2013(03)
[8]植物对逆境的响应机制研究进展[J]. 张亚军,王丽学,陈超,王堃. 江西农业学报. 2011(09)
[9]SA、MeJA、ACC和苹果轮纹病病原菌诱导湖北海棠MhWRKY1基因的表达[J]. 张计育,佟兆国,高志红,罗昌国,渠慎春,章镇. 中国农业科学. 2011(05)
[10]切割伤害对油桃果实后熟软化及乙烯合成的影响[J]. 姜爱丽,马艳,胡文忠,田密霞,刘程惠. 食品科学. 2010(02)
博士论文
[1]甜高粱隐花色素CRYPTOCHROME1a和CRYPTOCHROME1b的功能、信号转导机制及胁迫响应分析[D]. 周婷婷.吉林大学 2017
[2]薄皮甜瓜脂氧合酶CmLOX10和CmLOX13的原核表达、生化特性及启动子分析[D]. 曹嵩晓.沈阳农业大学 2016
[3]甜瓜抗白粉病基因Pm-2F的精细定位与克隆[D]. 张春秋.中国农业科学院 2012
[4]甜瓜白粉病抗性遗传分析及相关基因SSR标记[D]. 马鸿艳.东北林业大学 2011
硕士论文
[1]薄皮甜瓜CmLOX10在植物成熟衰老和干旱响应中的作用[D]. 廖晶晶.沈阳农业大学 2018
[2]甜瓜CmLOX09对逆境胁迫、激素和信号物质的响应及对番茄的遗传转化[D]. 鞠立君.沈阳农业大学 2017
[3]白粉病菌对甜瓜幼苗叶片DNA甲基化和转录组的影响[D]. 闫伟浩.山东农业大学 2017
[4]接种枯萎病菌对甜瓜脂氧合酶活性及CmLOXs表达的影响[D]. 邵琪.沈阳农业大学 2016
[5]甜瓜抗枯萎病、白粉病、蔓枯病分子标记辅助选择[D]. 林琳.浙江大学 2015
本文编号：3314428
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