收藏本站
收藏 | 论文排版

漆酶GhLac1介导棉花广谱抗性的机制解析

胡琴  
【摘要】:生长在自然环境中的植物,无时不刻都在遭受着病原菌和植食性昆虫的侵害。在长期的共进化和互相选择的过程中,植物建立起了一个复杂而精密的调控网络去感知和响应不同的生物胁迫类型,并迅速的激活植物体内相应的应答路径,在转录水平、蛋白水平和代谢水平上建立起新的生理生化平衡。在大田环境中,多种病虫害并存,提高植物的广谱抗性能力才能适应复杂多变的自然环境。本研究从棉花原生质体细胞壁重建的抑制消减杂交文库中克隆了一个能够促进细胞壁合成的基因GhLac1,并对其在介导棉花广谱抗性中的作用机制进行了研究,取得的主要结果如下:1.鉴定到受多种处理诱导的漆酶基因GhLac1。通过对陆地棉品系YZ1原生质体细胞壁重建的抑制消减杂交文库进行分析,发现了3条与GaLAC1(Gossypium arboretum secretory laccase,GI:40218370)具有较高同源性的EST(expressed sequence tag)序列(GI:213047554,GI:213047555和GI:213047556)。对这3条EST序列进行表达模式分析,发现GI:213047556受黄萎病菌、茉莉酸和H_2O_2诱导上调表达最为显著。因此,我们克隆了陆地棉GI:213047556的全长并命名为GhLac1。GhLac1编码一个含有566个氨基酸的蛋白,且含有植物漆酶典型的铜离子结合位点,以及N端分泌蛋白信号肽。进化分析表明,Gh Lac1与来源于可可的漆酶TvLac(GI:590604253)相似性最高。组织表达模式表明GhLac1在根系中表达量最高,其次是叶片。2.超量表达GhLac1能够促进木质素合成并增强棉花的广谱抗性。为了验证GhLac1在棉花中的功能,我们构建了烟草花叶病毒35S启动子驱动的GhLac1超量表达(35S::GhLac1)和RNAi抑制表达(35S::RNAi GhLac1)载体,并获得了相应的超量表达株系(OL-12、OL-13和OL-56)和RNAi抑制表达株系(iL-1和iL-11)。后续研究发现,GhLac1超量表达材料中木质素含量增加,这与已报道的植物漆酶能够促进木质素单体聚合的功能相吻合。抗性鉴定表明,超量表达GhLac1提高了转基因棉花对黄萎病菌、棉铃虫和棉蚜的抗性。3.抑制GhLac1表达能够促进棉花黄酮类次生代谢物及茉莉酸合成并增强转基因材料对黄萎病菌和棉铃虫的抗性。在抑制GhLac1表达后,转基因材料的木质素含量减少,但是苯丙烷代谢路径上游基因的表达水平和蛋白酶活明显增加。后续实验也证实了,在GhLac1抑制表达材料中总黄酮的含量增加,并具有抑制黄萎病菌和棉铃虫生长的作用。此外,我们还发现在GhLac1抑制表达材料中,茉莉酸和茉莉酸异亮氨酸含量增加,茉莉酸介导的信号路径组成性激活。因此,抑制GhLac1表达增强棉花对黄萎病菌和棉铃虫抗性增强可能与黄酮等次生代谢物的积累和茉莉酸信号路径的组成性激活有关。4.抑制GhLac1表达导致棉花对棉蚜的敏感性。对GhLac1抑制表达材料进行蚜虫接种鉴定,结果表明,与对照材料相比,转基因材料更感蚜虫。这可能是由于抑制GhLac1表达导致转基因材料中木质素含量减少,有利于蚜虫口器的刺入,方便蚜虫的取食;此外,在GhLac1抑制表达材料中,由于茉莉酸信号路径组成性激活间接抑制了在抗蚜虫中具有重要作用的水杨酸信号路径,因而导致GhLac1抑制表达材料更感蚜虫。5.GhLac1抑制表达材料中茉莉酸含量增加依赖于细胞壁多糖含量的增加。病原菌入侵或植食性昆虫取食造伤的细胞壁损伤,会造成胞壁区间内细胞壁多糖含量的增加,而位于细胞膜上的相关受体能够识别这种多糖信号并激活植物免疫系统。细胞壁多糖含量测定表明,与对照材料相比,GhLac1抑制表达材料中水溶性和EDTA溶解性细胞壁多糖含量最高,而GhLac1超量表达材料中含量最低。用转基因材料和对照材料的水溶性细胞壁多糖处理棉花悬浮培养细胞系,也证实了这种水溶性多糖能够促进茉莉酸的合成,且茉莉酸的含量和处理时所用水溶性多糖含量正相关。因此,我们推测GhLac1抑制表达材料中茉莉酸含量增加是由于木质素含量减少,细胞壁结构松弛,导致水溶性和EDTA溶解性细胞壁多糖含量增加并激活了植物体内茉莉酸合成路径。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 范静华,周惠萍,王洪珍,陈如,朱有勇;稻瘟菌诱导的广谱抗性[J];石河子大学学报(自然科学版);2004年S1期
2 李伟滔;朱紫薇;Mawsheng Chern;尹俊杰;杨超;冉莉;Mengping Cheng;Min He;Kang Wang;Jing Wang;Xiaogang Zhou;Xiaobo Zhu;Zhixiong Chen;Jichun Wang;Wen Zhao;Bingtian Ma;Peng Qin;Weilan Chen;Yuping Wang;Jiali Liu;Wenming Wang;Xianjun Wu;Ping Li;Jirui Wang;Lihuang Zhu;Shigui Li;陈学伟;;一个转录因子的天然变异赋予水稻对稻瘟病的广谱抗性[J];科学新闻;2018年04期
3 魏云林;季秀玲;林连兵;井申荣;李光;;一株广谱抗性沙雷氏菌的分离和鉴定[J];云南大学学报(自然科学版);2007年S3期
4 林贻滋,翁锦屏,沈瑛;水稻品种(组合)抗白叶枯病基因初探[J];植物病理学报;1992年03期
5 朱小源,伍尚忠,杨祁云,霍超斌,范仕容;广东优质水稻新品种(系)抗稻瘟病研究[J];西南农业大学学报;1998年05期
6 云南稻种资源抗病虫性鉴定协作组;云南稻种资源抗稻瘟病鉴定的联合试验研究[J];作物品种资源;1992年04期
7 田桂英;植物抗病毒的基因工程[J];生物技术通报;1995年05期
8 ;小麦抗病关键生物技术研究获突破[J];中国科学院院刊;2014年05期
9 张红军;;植物抗病性信号转导的研究[J];吉林农业;2013年11期
10 付蓝宝;于嘉林;刘伟华;;防御素的生物学特性及其抗病基因工程[J];遗传;2011年05期
11 沈瑛,陈国华,林开仁,肖培村,胡冬仙,谢崇简;水稻品种抗稻瘟病特性分类的初步研究[J];植物病理学报;1984年04期
12 李建国;核糖体失活蛋白的研究进展[J];分子植物育种;2005年04期
13 严大富,花家禄,陆凡,王法明,杨金龙,陈以仁;吴江稻区稻瘟病菌小种更替规律及抗瘟品种的利用[J];江苏农业学报;1999年03期
14 赵彬,王文明,郑先武,王春莲,马伯军,薛庆中,朱立煌,翟文学1;水稻白叶枯病广谱抗性基因Xa21导入两用不育系培矮64S[J];生物工程学报;2000年02期
15 陈灼娟;杨志强;;抗生素新的筛选策略[J];海峡药学;2015年12期
16 ;水稻早熟、抗病、高产、优质、适应多熟制的综合育种经验[J];广东农业科学;1976年01期
17 谢德龄,倪楚芳,朱昌雄,黄克慧,孔都;中生菌素(农抗751)防治白菜软腐病的效果试验初报[J];生物防治通报;1990年02期
18 宋鹏飞;王甜甜;毛培;罗梅浩;;不同玉米品种丁布含量及其与抗螟性的关系[J];华中昆虫研究;2012年00期
19 艾仁孝,颜学明;恩施地区主要水稻品种(系或杂交组合)对稻瘟病的抗谱测定[J];湖北农业科学;1984年02期
20 鲍雅静;王水泉;何秋雯;礼贺;孟和毕力格;张和平;;具有潜在益生特性发酵乳杆菌的筛选[J];中国食品学报;2013年05期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 王金生;邵敏;彭建令;刘爱新;孟繁红;;转hrfA基因表达Harpin_(Xoo)增强植物对病害的广谱抗性(摘要)[A];植物分子育种——第四届全国植物分子育种学术研讨会论文集[C];2004年
2 宋鹏飞;王甜甜;毛培;罗梅浩;;不同玉米品种丁布含量及其与抗螟性的关系[A];华中昆虫研究(第八卷)[C];2012年
3 杨松全;曹国文;付利芝;杨睿;杨柳;杨金龙;;核糖体失活蛋白的研究进展[A];第四届第十次全国学术研讨会暨动物微生态企业发展战略论坛论文集(上册)[C];2010年
4 朱小源;陈深;杨健源;曾列先;伍圣远;李亦龙;;一个源于广谱抗瘟稻种“28占”抗性基因Pie(t)的分子标记定位[A];中国植物病理学会2007年学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 蒋锐;马铃薯晚疫病广谱抗性QTL dPI09c的精细定位及抗性基因克隆[D];华中农业大学;2017年
2 胡琴;漆酶GhLac1介导棉花广谱抗性的机制解析[D];华中农业大学;2018年
3 傅晶;抑制病原菌诱导的生长素的积累赋予水稻广谱抗性[D];华中农业大学;2010年
4 叶炜;龙眼胚性培养物抗性相关基因的克隆与功能鉴定[D];福建农林大学;2015年
5 罗赛男;用DefH9-iaaM和TERF1基因转化糖橙的研究[D];湖南农业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 戴雅婷;马铃薯StRac转基因植株生理指标以及广谱抗性的测定[D];内蒙古农业大学;2017年
2 张坤;马铃薯NBS类抗晚疫病基因的分离和功能分析[D];中国农业科学院;2013年
3 江南;水稻品种Jefferson和谷梅2号广谱抗稻瘟病基因的发掘与定位[D];湖南农业大学;2010年
4 马慧宁;棉花黄萎病拮抗微生物筛选鉴定及拮抗机理研究[D];石河子大学;2007年
5 李美娜;钙信号传导相关基因在小麦白粉病广谱抗性中的作用研究[D];南京农业大学;2014年
6 刘占领;水稻稻瘟病抗性新基因的鉴定与定位研究[D];中国农业科学院;2007年
7 付崇允;鉴别品种的稻瘟病抗谱及抗病基因的抗性效应分析[D];四川农业大学;2004年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 柯继;小麦抗病关键生物技术研究获突破[N];中国食品报;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978