马铃薯种质资源的晚疫病抗性评价及转录组分析

发布时间：2020-05-26 12:54

【摘要】：马铃薯已超过玉米成为继水稻、小麦之后的世界第三大粮食作物。2015年初,我国正式启动马铃薯主粮化战略,将马铃薯作为主粮产品进行产业化开发,更加突显出马铃薯在我国农业中的重要地位。由致病疫霉(Phytophthora infestans de Bary)引起的晚疫病一直都是马铃薯生产中最主要的病害,种植抗病品种是防治该病害最根本、最有效的方法,而马铃薯与致病疫霉的互作研究可以为抗病候选基因鉴定及深度揭示马铃薯抗病机制奠定理论基础。本试验对76份来自国内外的马铃薯种质资源的晚疫病抗性进行了评价,并对致病疫霉侵染后的马铃薯品种华颂7号做了全基因组抗病基因表达谱分析,探索了马铃薯响应致病疫霉菌侵染的亲和与非亲和分子互作机制,获得如下结果:1、采用组培苗喷雾接菌法和植株叶片离体接种法,利用T30-4(race 1、3、4、5、6、7)、428-2(race5、6、9、blb1、blb2、blb3)、90128(race 未知)、F80029(race未知)、CN152(典型全毒 13_A2 菌株,race 1、3b、4、5、6、7、8、9、10、11)及无毒株89148-9(race 0)共6个晚疫病菌生理小种,对76份马铃薯种质资源的晚疫病抗性评价表明,有22份表现出不同程度的抗性,其中华颂7号对菌株428-2表现为高抗,叶片背部产生明显的HR反应,为非亲和互作;对菌株T30-4表现为感病,为亲和互作。2、对华颂 7 号接菌 428-2 和 T30-4 后不同时间(0、24、48、72 hpi,hours post inoculation)取样后进行了转录组测序与数据分析,构建了全基因组范围内抗病基因表达谱,分析了马铃薯与致病疫霉菌亲和与非亲和互作的分子机制,筛选出了以下抗病相关转录因子和蛋白激酶基因。(1)马铃薯华颂7号在晚疫病菌428-2和T30-4接菌及水对照处理下,差异表达基因总数分别为9,290、9,289和8,838个,特有的差异表达基因分别为920、1,189和740个,共有的差异表达基因数为6,794个,说明T30-4诱导的亲和互作比428-2诱导的非亲和互作启动更多的基因差异表达。(2)差异表达基因的 Gene Ontology(GO)功能富集和 Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)代谢通路结果显示,马铃薯华颂7号在428-2接菌下的差异表达基因显著富集到immune system process、immune response、regulation of defense response等与抗病免疫相关的GO条目,以及谷胱甘肽代谢、黄酮和黄酮醇生物合成、倍半萜类和三萜类生物合成等KEGG代谢抗氧化途径;而T30-4处理的差异表达基因主要富集到翻译、基因表达、细胞大分子生物合成等GO条口,以及与病原菌入侵相关的磷酸肌醇代谢、磷脂醇信号系统、受体介导的内吞作用等KEGG代谢途径。说明华颂7号在与428-2菌株非亲和性互作中启动了相关的抗病防卫反应相关途径,诱导了抗病相关基因的差异表达。(3)428-2和T30-4接菌处理下,华颂7号中编码转录因子的差异表达基因分别为23和24个,编码WRKY、bZIP、BHLH、MYB、ERF以及锌指蛋白类转录因子等。428-2菌处理下大部分转录因子基因上调表达,包括2个WRKY、1个bZIPTGA7、4个AP2/ERF,预示着在华颂7号与428-2非亲和互作中具有正调控作用。在T30-4菌侵染下编码转录因子基因包括TSRF1、WRKY10、ERF13、MYB161、JimC、NLP7-like、TAGL12等,这些基因在寄主马铃薯华颂7号与T30-4的亲和互作中起重要作用。(4)华颂7号在428-2接菌处理下的78个激酶类差异表达基因中,上调和下调表达的基因分别为30和48个,且37.2%(29个)和30.8%(24个)激酶类基因于接菌24 h、48 h时差异表达,说明在马铃薯华颂7号与428-2的非亲和互作中大部分激酶类基因起负调控作用,而且大部分激酶类基因在PTI和ETS阶段起作用。T30-4接菌处理下,华颂7号中差异表达的激酶类基因70个,上调和下调表达的基因分别为46和24个,且75.7%的基因(53个)在72h时才差异表达,说明马铃薯华颂7号与T30-4的亲和互作中大部分激酶类基因起正调控作用,而且在ETI阶段起作用。
【图文】：

植物和卵菌‘.双zn互作系统

马铃薯种质资源的晚疫病抗性评价及转录组分析

总体技术路故圈
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S435.32

【参考文献】