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芥子油苷在拟南芥对核盘菌抗性中的作用研究

刘娜  
【摘要】:芥子油苷(Glucosinolate)是一类含氮、含硫的植物次生代谢产物,它的降解产物可降低食草动物的取食或通过吸引取食者的天敌有效地保护植物免受食草昆虫的侵害并能防御或减少病原体侵染后造成的伤害甚至直接杀死病原体。因此认为它在调控植物对病原菌等生物性胁迫的抗性中发挥重要作用。 核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum Libert.)是一种寄主广泛的死体型病原真菌,它引起的菌核病在世界范围均有分布,是世界油料作物、蔬菜等农业作物生产上分布最广、危害最为严重的病害之一。核盘菌侵染植物体可诱导植物细胞程序性死亡以及防卫基因的表达。本试验以模式植物拟南芥的多种芥子油苷突变体及对应的野生型为材料,研究了核盘菌侵染的生物性胁迫条件下,拟南芥的发病症状、活性氧和相对含水量、相对电导率以及抗性相关基因表达的变化,以期阐明芥子油苷在拟南芥对核盘菌抗性中的作用机理,为通过化学调控和代谢工程方法改善作物中芥子油苷的组分与含量以提高作物对核盘菌的抗性提供理论依据。 1.建立了核盘菌侵染拟南芥的完整体系,发现核盘菌可侵染拟南芥Col-0生态型,症状从接种菌丝块的位置开始发生,逐渐形成褐色水渍状病斑,随后病斑逐渐扩大,接菌叶片完全腐烂,整株植物黄化、萎蔫,停止生长,菌丝从接菌部位蔓延并覆盖到整株上,导致植株完全腐烂甚至死亡; 2.以拟南芥哥伦比亚生态型的四种吲哚族芥子油苷突变体(myb51,cyp79b2,cyp79b2cyp79b3,cyp81f2)及野生型Col-0为材料用核盘菌处理研究了吲哚族芥子油苷在拟南芥对核盘菌抗性中的作用。研究发现吲哚族芥子油苷完全缺失的cyp79b2cyp79b3双突变体对核盘菌的抗性最弱,表现为发病率最高、发病进程最快、活性氧增加最多、相对含水量和相对电导率下降比例最大、抗性相关基因(PDF 1.2和PR 1)的表达最低,其次是各种吲哚族芥子油苷和总吲哚类芥子油苷含量均明显下降的cyp79b2和myb51两个单突变体,然后是吲哚族芥子油苷的4-甲氧基-吲哚-3-甲基芥子油苷完全缺失的cyp81f2单突变体,最后是拟南芥野生型Col-0,四种吲哚族芥子油苷突变体均比Col-0抗性弱,这表明吲哚族芥子油苷在拟南芥对核盘菌抗性中起着积极重要的作用; 3.以拟南芥哥伦比亚生态型的三种脂肪族芥子油苷突变体(myb28,myb29,myb28myb29)及野生型Co1-0为材料用核盘菌处理研究了脂肪族芥子油苷在拟南芥对核盘菌抗性中的作用。研究发现脂肪族芥子油苷完全缺失的myb28myb29双突变体抗性最弱,表现为发病率最高、发病进程最快、活性氧增加最多、相对含水量和相对电导率下降比例最大、抗性相关基因(PDF1.2和PR 1)的表达最弱,其次是长链脂肪族芥子油苷完全缺失、短链脂肪族芥子油苷减少50%的myb28单突变体和仅短链脂肪族芥子油苷减少50%的myb29单突变体,Col-0抗性最强。这表明脂肪族芥子油苷在拟南芥对核盘菌抗性中起一定作用。 植株发病症状和各类指标的数据说明,吲哚族芥子油苷和脂肪族芥子油苷均在拟南芥对核盘菌的抗性中起作用,但相比脂肪族芥子油苷突变体,吲哚族芥子油苷突变体的抗性总体要更弱一些。本试验结果说明芥子油苷,特别是吲哚族芥子油苷在拟南芥对死体型真菌核盘菌的抗性中发挥作用。


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