中国野生毛葡萄VqJAZ7基因抗病功能分析

发布时间：2020-05-26 06:49

【摘要】：葡萄(Vitis vinifrea L.)是世界四大水果之一。生产上栽培的多为欧洲葡萄品种,但是欧洲葡萄抗白粉病、灰霉病较差,极易受到外界气候和病虫害危害,挖掘葡萄抗病基因对于葡萄抗病育种有重要的意义。课题组前期获得了中国野生毛葡萄(Vitis quinquangularis)抗白粉病差异表达基因VqJAZ7,但是关于JAZ基因在葡萄中参与调控多种病原菌抗性反应的功能仍不清楚。本研究在此基础上,从毛葡萄‘商-24’(Vitis quinquangularis clone“Shang-24”)中克隆了的VqJAZ7基因,构建VqJAZ7基因过表达载体,通过农杆菌介导的遗传转化获得了拟南芥T3代过表达株系,并接种了活体寄生菌白粉菌、腐生的灰霉菌和半腐生的番茄丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae pv.tomato DC3000)。主要结果如下:1、白粉病接种7d后,与对照相比,VqJAZ7转基因株系出现了较少的病斑,分别使用台盼蓝、NBT和DAB染色后发现,转基因株系叶片上的死细胞、O_2~-和H_2O_2的积累水平更高,这表明转基因植株通过诱导产生更多的死细胞提高了对白粉菌的抗性。白粉菌接种后转基因株系中参与SA调控途径的AtICS1和AtPR1的表达水平显著增加,这表明VqJAZ7能通过调控SA介导的相关基因的表达来提高对白粉病的抗性。此外,AtLOX3和AtPDF1.2的表达水平显著下降,表明JA信号途径受到抑制。2、灰霉菌接种72h后,与对照相比,VqJAZ7转基因株系表现出较多且较大的病斑,并产生了大量的死细胞,这与前人研究结果一致。之后,分别在灰霉病接种0、24、48和72h后对AtPR1、AtICS1、AtPDF1.2和AtLOX3等抗性基因进行表达水平分析。灰霉病接种48和72h后,转基因株系中AtICS1的表达量分别是对照植株中的9.9倍和7倍,AtPR1的表达量分别是对照植株中的4.4倍和4.1倍,而灰霉病接种后AtPDF1.2和AtLOX3的表达水平显著低于对照。强烈的过敏发应促进了寄主上灰霉菌的侵染。类似灰霉菌这样的腐生菌接种后,寄主在晚期会产生大量的活性氧积累来参与抗病反应。与对照相比,转基因株系产生更多的死细胞和H_2O_2,这促进了灰霉病的侵染。另外,研究还发现VqJAZ7转基因株系中抗氧化酶活性变弱,这进一步表明VqJAZ7基因过表达后有助于灰霉病菌的侵染。3、Pst DC3000接种后,与对照相比,VqJAZ7转基因株系表现出降低了对病原菌的抗性。分别使用台盼蓝、NBT和DAB染色后发现转基因株系叶片死细胞和O_2~-的积累水平低于对照。研究发现Pst DC3000接种后诱导SA和JA途径相关基因的表达,由于细菌分泌的冠菌素与JA-Ile的结构和功能相似,导致冠菌素可抑制SA和JA途径相关基因的表达。flg22和脂多糖(Lipopolysaccharide)是防御反应中的诱导因子,可引起植物免疫反应。分别使用Pst DC3000、flg22和脂多糖处理VqJAZ7转基因拟南芥后发现,转基因株系中胼胝质的积累水平低于对照,这也进一步验证VqJAZ7的过量表达增加植物对Pst DC3000的敏感性。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S436.631.1

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