植原体导致樱桃僵果的转录组和代谢组分析

来源 :西南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lvjieidd
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
植原体(Phytoplasma)是一类原核专性寄生生物,无细胞壁、人工培养条件严苛、存在于植物韧皮部的筛管细胞以及具有刺吸式口器昆虫的肠道、唾液腺等部位内,能够引起水稻黄矮病(Rice Yellow Dwarf)、枣疯病(jujube witches’broom)、樱桃X病(Cherry X-Disease)、花生丛枝病(Peanut Witches’broom)、花生花变叶病(Sesame Phyllody)、泡桐丛枝病(Paulownia Witches’broom)、甘蔗白叶病(Sugar Cane White Leaf)等多种病害。樱桃(Prunus pseudocerasus L.G.Don)是四大樱桃栽培种之一,其果实具有特殊风味,在我国南方山地地区广泛种植,具有重要的经济价值。在重庆市綦江区多处樱桃种植区域观察到由樱桃花变叶植原体引起的病害发生,主要表现出樱桃花变叶(绿)(Phyllody,virescence)、僵果(stiff fruit)的典型症状,并伴有小叶丛生(leaflet clusters)、植株早衰(plant decline)直至死亡,病害覆盖率高达40%。国内外有关樱桃植原体病害的分子机制少有报道,关于植原体病害引起僵果的机制研究尚属空白。本研究选取感病植原体病害的樱桃植株为试验材料,将健康植株作为对照,利用形态学、分子生物学研究方法,通过16s r RNA测序对其致病植原体进行了鉴定与分析,结合转录组学与代谢组学,对感病果实及僵果果实进行了比对研究。以期解析樱桃植原体病害引起僵果形成的机制,为进一步研究樱桃植原体抗性种质和樱桃植原体防治方案甚至其它植原体病害发生机制与防治提供重要的理论支持,对于我国樱桃产业的进一步发展具有重要的科学意义。主要研究结果如下:1.樱桃僵果的转录组分析结果转录组分析结果表明,差异表达基因在病原体抗性和信号或调节功能两个方面有很高的比例。大量植物激素信号转导途径内基因在僵果中显著上调,生长素信号转导途径中包含上调表达基因(IAA4,9,14,31,SAUR20,32,71,72,GH3.1,3.17,ARF5,9)和下调表达基因(AUX22,IAA11,12,16,26,26,27,SAUR24,40,50,GH3.9,3.10,ARF3);水杨酸信号转导途径中包括显著上调的TGA10,PRB1和PR1A等,脱落酸信号转导途径中包含PYL4下调表达,PYL8,PYL2,PP2CA和Sn RK2.3上调表达等;其余植物激素信号转导通路内仅个别基因差异表达。2.樱桃僵果的广泛靶向代谢组分析结果差异积累代谢物在病原体抗性和信号或调节功能两个方面有很高的比例。代谢组分析结果表明,苯丙氨酸代谢及黄酮类物质合成在僵果中显著上调,上调的代谢物质包括鼠李糖甙(Biorobin)、5-氨基戊酸(5-Aminovaleric acid)、鸟氨酸(L-ORNITHINE)、紫云英苷(Astragalin)、脱落酸((+)-Abscisic acid)、芦丁(Rutin)等;下调的代谢物质有顺式玉米素(cis-Zeatin)、二乙醇胺(Diethanolamine)、帽柱叶碱(Mitraphylline)、月桂烯(Myrcene)、吲哚-3-乙酸(Indole-3-acetic acid)、夏佛塔苷(Schaftoside)等,大量的差异累计代谢物与植物抗性有直接关联。对植物激素的相对定量结果显示,僵果的生长素含量显著低于健康果实,而水杨酸和脱落酸则相反。3.qPCR验证及组学联合分析选择了与植物激素信号转导和植物免疫机制密切相关的四十四个差异表达基因,涉及了水杨酸信号转导途径、生长素信号转导途径、脱落酸信号转导途径及细胞分裂素信号转导途径,以验证RNA-seq数据的可靠性。q PCR结果显示,除了基因SAUR71和AREB3之外,q RT-PCR数据表现出与转录组测序分析结果的基因表达相同的趋势(42/44,95.45%),表明该部分基因的转录组测序数据及差异表达分析分析结果有良好的可靠性。僵果形成的机制主要是由植物生物胁迫反应通过植物激素信号转导诱导的,特别是水杨酸、生长素和脱落酸的信号转导途径。值得注意的是,植原体胁迫反应和干旱胁迫反应的差异表达基因之间有很大的重叠。此外,植物激素的含量显示出明显的差异,感染植原体的樱桃果实的脱落酸和水杨酸含量高于健康果实的含量,而玉米素、茉莉酸和生长素的结果则相反。经过实时荧光定量多聚核苷酸链式反应验证验证(quantitative Real-Time PCR),包括AHK2、IAA4、IAA9、IAA14、IAA31、ARF5、ARF9、GH3.1、GH3.17、SAUR20、SAUR32、SAUR40、PR1a、PRB1、TGA10和Sn RK2.3是导致樱桃僵果的关键候选基因。总之,本研究为了解植原体病害、樱桃僵果的分子机制、更好地理解果实的发育奠定了基础,同时也发现了与樱桃僵果有关的潜在候选基因,可供相关领域的研究者进一步使用。
其他文献
天然高分子涂膜具有操作简便、绿色安全、效果显著的特点,是目前最受关注的水果采后保鲜技术之一。但涂膜通常存在易吸湿、阻隔性和机械性能不佳等问题,添加纳米粒子可显著提高其综合性能,并可使其具有良好的抗菌性,因而可显著提升其对果实的保鲜效果。但纳米粒子粒径小,在使用过程中可能会从基体材料中迁移出来。已有研究证实高分子薄膜和容器材料中添加的纳米粒子,在与食品或食品模拟物接触时会发生迁移。本课题组的前期研究
学位
量子点激光器(Quantum dot lasers,QDLs)的有源区为零维结构的量子点,载流子被约束在几十个纳米尺度的半导体晶体中。由于载流子受到三维量子限制,QDLs展现出低阈值电流密度、低啁啾、高光束质量、在高温下稳定工作等优点,在光子集成、光通信、量子通信等领域拥有广阔的应用前景。QDLs分立的能级结构和有限的带内弛豫时间使得QDLs存在多种激射模式:基态(Ground state,GS)
学位
高尿酸血症(Hyperuricemia,HUA),是一种体内尿酸生成较多或无法及时排泄的嘌呤代谢紊乱的疾病,在全世界范围内流行。抑制肝脏尿酸合成关键酶活性和增加肾脏尿酸转运体的表达被视为药物干预HUA的靶点。别嘌呤醇(Allopurinol,AP)、苯溴马隆等药物已被用于治疗HUA,其作用主要为抑制尿酸生成关键酶活性和促进尿酸排泄,但副作用不可避免。近来研究表明,膳食多酚类物质有预防和缓解HUA的
学位
普洱生茶是云南具有代表性的一类茶,可根据原料来源不同分为古树普洱生茶(以下简称古树茶)和台地普洱生茶(以下简称台地茶)。古树茶和台地茶因生长环境和管理方式的不同导致其风味存在差异:与台地茶的风味特征相比较,古树茶的茶汤味道更加醇厚而丰富、回甘生津,且香味更加浓郁持久,被普遍认为具有较好的收藏价值。但由于两者较为相似的外形,使得古树茶在市场中的辨识度较低,且古树茶也存在供不应求、相关法律法规不明确等
学位
柑橘(Citrus sinensis L.Osbeck)是世界第一大水果,深受消费者的喜爱。我国的柑橘果实产量逐年增高,但采后保鲜技术的落后使得贮藏过程中的果实损耗和经济损失较为严重。可食性涂膜是将涂膜液涂覆于果实表皮上,待溶剂挥发成膜后,在果实内部形成微型气调环境,用以调节果实的呼吸强度和蒸腾作用,保持其贮藏品质。可食性涂膜有望作为一种绿色、安全、高效的保鲜剂替代化学保鲜剂的使用。目前的研究热点
学位
茶是世界上最受欢迎的饮料之一,工夫红茶因其外形紧秀、滋味甜醇、香气高长、汤色和叶底红亮的品质特征而备受中国消费者的喜爱。不同茶树鲜叶原料加工的工夫红茶在外形、滋味、汤色、叶底等品质特征上有一定差异,有学者推测原料的成熟度存在差异,导致其内含成分转化不同,尤其是儿茶素的氧化。因此,为探究不同叶位(成熟度)芽叶在加工工夫红茶过程中的理化变化,本研究以福鼎大白茶茶树品种一芽二叶鲜叶为试验材料,按照传统工
学位
肌红蛋白、胶原蛋白及可溶性蛋白是与肉色、嫩度和系水力密切相关的蛋白质,为了研究其在不同品种猪中的发育性变化情况,选取不同生长阶段(1,2.5,4,6,8月龄)的民猪母猪和长白猪母猪各15头,采用生化测定方法定量分析了不同品种猪背最长肌中肌红蛋白和胶原蛋白含量随时间变化的规律性。结果表明:月龄对肌红蛋白含量和胶原蛋白含量及性质有显著影响,随着月龄的增加,肌红蛋白含量先缓慢升高后明显下降,总胶原蛋白含
期刊
莼菜(Brasenia schreberi J.F.Gmel.)为睡莲目(Nymphaeales)莼菜科(Cabombaceae)多年生水生植物,在APG IV系统中被划分至“ANA”基部类群,属于较为原始的被子植物。莼菜主要分布在中国、日本、北美和大洋洲东部等地,野生种被列为国家一级重点保护植物。此外,莼菜是中国传统药食兼用植物,富含多糖、蛋白质、多酚、微量元素及维生素等多种活性成分,具有抗菌消
学位
枇杷(Eriobotrya japonica)果实细腻多汁、营养丰富,但其种子大而多,大大影响了可食率和加工的便利性。枇杷按果肉颜色可分为白肉和红肉类型,该性状受一对等位基因控制,包括红肉显性基因(Ej PSY2A,功能正常,记为A)和白肉隐性基因(Ej PSY2Ad,片段缺失无功能,记为a),其中白肉枇杷果肉更细腻甘甜。因此,培育无核白肉类型是目前枇杷倍性育种的主要内容之一。目前,三倍体育种是培
学位
我国是柑橘生产大国,柑橘产业的良好发展对我国有重要意义,其中苗木质量发挥着至关重要的基础作用。目前枳(Poncirus trifoliata(L.)Raf)是柑橘栽培中应用最为广泛的砧木,因具有耐寒、早果、抗病的优点而广受欢迎。在我国长江中上游柑橘产区如重庆,主要为中偏微碱性土壤,生产上枳砧柑橘苗木常表现出早期生长慢、不耐碱性土,以及缺铁黄化等问题,对植株生长发育及柑橘产量品质产生了不利影响。因此
学位