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《海南大学》 2015年
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橡胶树白粉菌侵染生理响应及相关抗性基因表达分析研究

张宇  
【摘要】:白粉病是橡胶树主要的叶部病害之一,对我国橡胶种植产业的危害严重。尽管在橡胶生产上白粉病得以控制,但由于对白粉菌侵染后生理响应机制和橡胶树抗病机制缺乏研究,白粉病防治仍以化学防治为主,导致一方面白粉菌对药剂很快产生抗药性而造成防治失效,另一方面缺乏高抗白粉菌橡胶树品系,这是目前白粉病防治存在的主要问题。Mlo和SGT1基因是白粉病广谱抗性基因,调控多种植物的白粉病抗性,其抗性已在大麦、拟南芥等多种单子叶和双子叶植物中得到证明,但有关橡胶树的Mlo和SGT1基因在白粉菌抗性中的作用研究尚未见报道。本研究通过采用植物生理学、分子生物学和生物信息学等相关技术,研究白粉菌侵染橡胶树叶片后的生理指标变化;采用生物信息学软件系统地鉴定和分析与橡胶树亲缘关系较近的木薯和蓖麻中已知的具有抗病功能基因的Mlo和SGT1基因家族序列,在此基础上,全面搜索橡胶树转录组数据库,鉴定橡胶树Mlo家族成员(HbMlo)和SGT1家族成员(HbSGT1)l采用RT-PCR技术克隆橡胶树抗病相关Mlo家族成员和SGT1家族成员,进一步采用Q-PCR技术系统地分析HbMlo和HbSGT1家族成员在白粉菌、植物激素和胁迫处理后的表达模式,分析抗病相关HbMlo和HbSGT1基因结构与功能,结果如下: 1、研究白粉菌浸染后橡胶树叶片的生理指标,发现白粉菌侵染橡胶树热研7-33-97叶片后,导致橡胶树叶片的线粒体损伤大于且早于对叶绿体损伤,白粉菌侵染先导致活性氧含量上升,线粒体膜被破坏,侵染后期导致光合活性下降,导致叶片死亡。 2、克隆和鉴定了橡胶树4个Mlo基因(HbMlo.),HbMlol、HbMlo8、HbMlo9和HbMlol2。这4个HbMlo与其他物种已知Mlo高度同源,均含有特征性Mlo结构域,分别含有7-9个跨膜结构,其中HbMlo9含有一个信号肽。 3.HbMlo1、HbMlo8、HbMlo9和HbMlo12在树皮、胶乳、花和叶片中均有表达,但在不同组织中的表达水平有差异,HbMlo1和HbMlo12在叶片中表达量最高,HbMlo8和HbMlo9在树皮中表达量最高。HbMlo8受白粉菌诱导显著上调表达,而HbMlo12受白粉菌诱导下调表达,HbMlo1和HbMlo9不受白粉菌诱导表达。4个基因的表达均受到干旱、伤害、茉莉酸、乙烯利和脱落酸等刺激的诱导。 4)克隆和鉴定了2个橡胶树SGT1基因,HbSGT1a和HbSGT1b。这2个HbSGT1与其他物种已知SGTl高度同源,含有特征性3个TPR重复序列,CS和SGS等特征性的结构域,不含跨膜结构域和信号肽。 5) HbSGT1a和HbSGT1b在树皮、胶乳、花和叶片中均有表达,但在不同组织中的表达水平有差异,HbSGT1a在叶片中的表达量最高,而HbSGT1b在花中的表达量最高。两个基因受白粉菌诱导显著上、下调表达,均受到激素、干旱和伤害等处理诱导上调表达。 根据以上结果,得出如下结论: 1)白粉菌侵染导致橡胶树叶片持续损伤,其对线粒体损伤先且重于对叶绿体的损伤; 2)橡胶树HbMlo8和HbMlo12参与橡胶树白粉病抗性反应,HbMlo1和HbMlo9与白粉病抗性无关,但与伤害、干旱等逆境胁迫反应相关。 3)橡胶树HbSGT1a和HbSGT1b基因参与橡胶树白粉病抗性反应,且与伤害、干旱等逆境胁迫反应相关。 本研究为阐明橡胶树抗病分子机制提供理论基础,为巴西橡胶树抗病育种提供重要基因资源。
【学位授予单位】:海南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:S763.7

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