菜心BcJAZ3的克隆与功能分析

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菜心是十字花科芸薹属中以花薹为产品的一种蔬菜,起源于我国南部,为华南地区栽培主要蔬菜之一,其种植面积约占蔬菜总种植面积的35%~40%。炭疽病菌是多种粮食、蔬菜和水果感染炭疽病的主要病原菌,炭疽病也是菜心生长发育过程中主要的病害之一,华南地区独特的地理因素和气候因素适宜该病原菌的生长繁衍,严重时导致产量损失30%~40%。引起十字花科蔬菜作物感染炭疽病的主要致病菌是希金斯炭疽病,而其相关抗病分子机制目前尚未完全清楚。课题组前期对菜心响应炭疽病菌侵染的转录组进行了研究,本研究从前期研究基础上筛选出菜心抗病和感病品种的差异表达基因,探讨Bc JAZ3与菜心炭疽发生之间的关系。主要研究结论如下:(1)根据转录组测序得到的Bc JAZ3基因的序列,从菜心叶片中同源克隆得到Bc JAZ3基因全长CDS序列:序列全长为1071bp,包含一段含356个氨基酸的完整开放阅读框。生物信息学分析表明:其编码的蛋白质的二级结构主要由无规则弯曲构成,二级结构中α螺旋有51个,占14.89%,延伸链37个占10.96%,β折叠10个,占2.81%,无规则弯曲254个,占71.35%。该基因编码的氨基酸含有JAZ3特有的TIFY保守域和CCT_2保守域,表明该基因属于JAZ3家族。三级结构预测表明,该氨基酸序列由一条链构成,预测其为转录调节因子。此外,亚细胞定位显示Bc JAZ3定位于细胞核,为核蛋白。(2)对3~4叶期的菜心叶片接种希金斯炭疽菌,发现‘油绿701’病情指数为61.48%,属于感病品种;而‘迟心2号’病情指数为52.82%,属于中抗品种。于接种后0 h、6 h、12 h、24 h、48 h取样,对Bc JAZ3进行实时荧光定量(q RT-PCR)验证,在接种后,感病品种‘油绿701’(YT)基因表达量呈现先下降后上升再下降的趋势,而在抗病品种‘迟心2号’中则呈现出上调的趋势。(3)利用VIGS沉默技术构建Bc JAZ3载体,转入农杆菌后侵染菜心植株,7 d后对侵染植株以及对照植株中Bc JAZ3基因以及表达量进行分析。实验结果表明被侵染植株中的Bc JAZ3基因表达量比对照植株的表达量低。综上所述,菜心Bc JAZ3基因参与应对炭疽病的调控,研究结果进一步丰富了菜心关于炭疽病抗病性的分子研究,在生产上为菜心防控炭疽病提供了新的思路,也为菜心的遗传育种提供新的方向。
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