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红掌(Anthurium andraeanum )是天南星科花烛属多年生草本植物,原产哥伦比亚等中南美洲热带雨林地区。因其有佛焰花序、花形奇特、色泽鲜艳华丽、色彩丰富、观赏性强、周年开花等特性,已经发展成为重要的切花和盆栽植物,是仅次于热带兰的第二大热带花卉商品。红掌生产普遍遭受细菌性叶疫病(病原菌为地毯草黄单胞菌花叶万年青致病变种Xanthomonas axonopodispv.dieffenbachiae)的威胁,该病害主要由叶缘水孔入侵,从叶肉细胞扩展到输导组织,影响水分和养分运输,造成红掌整株死亡,对红掌造成了毁灭性的危害。目前生产上仍然缺少高抗的品种和有效的防治措施。开展病菌-植物互作的分子病理学机制的研究,有助于制定针对性的抗病分子育种策略。本研究在课题组前期对红掌疫病侵染RNA-seq分析的基础上,对三个疫病响应的转录因子基因进行验证和表达鉴定,以期为深入结实其病害应答的分子病理学机制奠定基础。主要研究结果如下:1、本研究扩增得到1 658 bp全长cDNA,包含一个1 035 bp的开放阅读框,编码344个氨基酸,生物信息学分析预测此基因是一个典型的WRKY转录因子,命名为AanWRKY1 (NCBI No. KY597634)。qRT-PCR证实该基因叶片中受疫病侵染上调表达,同时能够被SA、JA、ABA、ETH、GA等激素信号分子诱导,非处理条件下在花梗和茎中表达量最高。通过农杆菌介导洋葱表皮侵染法,瞬时表达AanWRKY1-eGFP,显示该基因编码蛋白定位于细胞核,进一步酵母转录次激活活性检测实验,证明该基因具有离体转录激活活性。研究结果表明红掌AanWRKY1基因能够响应细菌性疫病及其他胁迫反应,具有应激转录调控的作用,该基因的鉴定为进一步解析其分子病理学作用机理奠定了基础。2、通过qRT-PCR技术对红掌AaMYB3基因进行疫病接种红掌叶片定量表达分析,证实该基因叶片中受疫病侵染抑制表达,同时受到SA、JA、ABA、ETH、GA等激素信号分子调控,在非处理条件下在花梗、茎和叶柄中表达量最高。通过农杆菌介导洋葱表皮侵染法,构建瞬时表达AaMYB3-eGFP,显示该基因编码蛋白定位于细胞核,进一步酵母转录次激活活性检测实验,证明该基因具有离体转录激活活性。通过在烟草中异源表达,对烟草转基因植株进行下游调控基因检测,结果表明研究结果表明红掌AaMYB3基因能够响应细菌性疫病及其他胁迫反应,具有应激转录调控的作用,该基因的鉴定为进一步解析其分子病理学作用机理奠定了基础。3、对红掌AabHLH1转录因子通过qRT-PCR证实该基因叶片中受疫病侵染抑制表达,同时受到SA、JA、ABA、ETH、GA等激素信号分子调控,在非处理条件下在花梗、茎和叶柄中表达量最高。通过农杆菌介导洋葱表皮侵染法,构建瞬时表达AabHLH1-eGFP,显示该基因编码蛋白定位于细胞核,进一步酵母转录次激活活性检测实验,AabHLH1基因不具有离体活性。通过在烟草中异源表达,对烟草转基因植株进行下游调控基因检测,结果表明研究结果表明红掌AabHLH1基因能够响应细菌性疫病及其他胁迫反应,具有应激转录调控的作用,该基因的鉴定为进一步解析其分子病理学作用机理奠定了基础。4、为了帮助研究目标基因在红掌器官发育、胁迫响应中的作用,有必要建立红掌性状控制的分子遗传学基础,因此建立红掌基因组数据库具有重大意义。本研究采用IlluminaHiSeqTM2000/MiSeqTM测序方法对红掌观赏器官叶片、苞片、花序的连续生长阶段进行转录组测序,获得了转录组数据库信息,并对转录组数据库的GO、KOG、KEGG富集分类,以及观赏器官各发育阶段基因表达差异信息,为后续的基因功能研究提供了背景参考意义。以上结果验证了三个基因受红掌疫病侵染调节,对它们表达特征及转录因子活性特征的鉴定,有助于深入揭示其分子病理学的作用机制。