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茉莉酸抗小麦赤霉病通路研究

范艳慧  
【摘要】:小麦赤霉病是发生在小麦穗部的重大病害,严重影响小麦产量。随着气候条件的日益变化,赤霉病在中国的发病区域正在由南向北逐步蔓延。因此赤霉病的研究迫在眉睫。近年来前人已经对赤霉病的发病机理开展了大量的相关研究,但是小麦赤霉病抗病性背景材料非常缺乏,且由于其复杂性和长周期性,导致工作进程的缓慢性和艰难性。目前,人们对小麦赤霉病的抗性机制的研究还并不成熟。本实验以抗赤霉病小麦品种-苏麦3号为研究背景材料。首先,对用禾谷镰刀菌侵染后的小穗进行激素测定。以此为研究基础并结合分子生物学实验对茉莉酸(Jasmonic Acid,JA)合成路径的三个关键酶基因进行了赤霉病抗病性验证。本实验主要研究内容为:1.为了确认JA是否响应赤霉病,以及水杨酸(Salicylic Acid,SA)和JA在响应赤霉病的过程中的含量水平,本实验测定了禾谷镰刀菌诱导下苏麦3号中JA含量的变化。对处理0h、12h、24h、48h、72h和96h后的接菌穗的颖壳、穗轴分别取材并进行激素测定。测定结果表明:接菌后0-12h穗轴和颖壳中的JA含量呈上升趋势,0-24h呈下降趋势,在24-72h呈上升趋势,并在72h时含量达到最高峰,随后便急剧下降。而SA在0-12h呈下降趋势,在随后呈现出不同程度的上升趋势。这说明小麦在受到侵染后,SA和JA含量的上升与抗病过程有密切的关系。然而上升趋势的不同以及在72h时JA含量急剧下降和SA的急剧上升可能均与两者的拮抗性有关。但可以推测JA在赤霉病抗病过程中发挥着积极的作用。2.为了验证JA参与赤霉病抗性,本实验采用了激素外施的方法对小麦的离体穗子进行了处理。结果发现,用SA和MeJA处理感病材料后均可以提高离体小麦对赤霉病的抵抗能力;JA处理抗病材料穗部反而会促进感病。说明,SA对提高小麦穗部的赤霉病抗性有正调控作用,而JA在不同抗感材料中可能存在不同的调控机制。3.本实验利用外源MeJA激素探索激素对禾谷镰刀菌的直接作用。实验结果显示外源激素SA、MeJA可以抑制禾谷镰刀的生长蔓延。其中JA在0.1mmol/L时对禾谷镰刀菌呈现明显抑制作用,SA在0.2mmol/L时对禾谷镰刀菌呈现出抑制作用。4.利用BSMV-VIGS体系分别沉默了小麦叶片和穗部JA信号路径相关的基因,结果发现TaAOC、TaAOS及TaOPR3基因沉默后,苏麦3号增强了对禾谷镰刀菌(F.graminearium)的敏感性,促进了赤霉菌的侵染和发生。5.RNAi转基因TaAOS小麦的赤霉病鉴定。实验结果显示与VIGS结果相吻合,即沉默掉TaAOS基因会增加了小麦赤霉病的感病性。


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