不同激素诱导茄子褐纹病抗性及其候选抗病基因SmPV-R的功能鉴定研究

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茄子(Solanum melongena L.),茄科茄属,一年生草本植物。褐纹病是茄子生产中的三大病害之一。随着其在全球范围内的传播,该病已是近年来茄子生产和研究受到普遍关注的热点,但到目前为止,国内茄子褐纹病抗性机制的研究主要集中在研究几种常规酶活性以及抗性相关物质的变化趋势;国外对褐纹病的研究多集中于分子标记和品种遗传多样性,并没有深入研究抗性机制的化学诱导及分子机制。本实验研究了四种植物激素不同浓度对茄子褐纹病抗性的诱导,用不同浓度的褪黑素(MLT)、脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(Me JA)喷施处理茄子幼苗,观测茄子幼苗在接种褐纹病后的发病率和发病指数,并测定各处理在接种前后茄子生理指标的变化,包括丙二醛含量、超氧化物歧化酶和过氧化物酶等指标,探究外源激素对接种褐纹病菌的幼苗生理特性的影响。结果如下:用MLT 75μmol·L-1、ABA 10 mg·L-1、SA 0.2 mmol·L-1和Me JA 1.0 mmol·L-1浓度处理茄子幼苗,能够增强茄子对褐纹病的抗性。本研究利用转录组分析,获得茄子抗褐纹病相关候选基因Sm PV-R,并成功克隆出该基因,对Sm PV-R进行了生物信息学分析,发现其与马铃薯中的St PV-R同源性最高,与RPP13类基因具有很高的相似度。该基因含有P-loop、LRR、Virus X resistance protein-like,RX-CC like、Rx-N、NB-ARC等保守结构域,推测其为NB-LRR类抗性基因。对抗感不同品种的茄子进行不同组织的q RT-PCR检测结果表明,Sm PV-R在根中的表达量最高,茎中次之,叶中表达量最少,Sm PV-R在抗感不同品种各组织中具有表达特异性,抗病品种叶片中的表达量是感病品种叶片中的2倍,但感病品种根茎部分表达量显著高于抗病品种。此外,Sm PV-R在接种褐纹病原菌后表达量升高,初步推测褐纹病菌可以诱导Sm PV-R的表达。四种激素处理在接种前后,Sm PV-R的表达量有不同程度的提高,其中MLT 75μmol·L-1、ABA 10 mg·L-1、SA 0.2 mmol·L-1和Me JA 1.0 mmol·L-1四个处理浓度下基因表达量显著高于对照,而在接种褐纹病后此结果与生理指标得出的结果相一致。通过病毒诱导的基因沉默(virus induced gene silencing,VIGS)技术对抗褐纹病候选基因Sm PV-R进行瞬时沉默,进而研究该基因对褐纹病抗性的影响。利用RT-PCR技术,以茄子抗病品种E-31植株的叶片为材料,克隆Sm PV-R片段并构建VIGS载体,转化农杆菌GV3101后侵染茄子叶片,并接种褐纹病菌观察表型,与对照组相比,抗病茄子植株在沉默后,植株变得更容易感病。运用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术检测沉默后Sm PV-R的相对表达量低于对照组及空载体,综上所述,初步验证了Sm PV-R基因可正向调控茄子褐纹病抗性。
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