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红根甘肃桃(Prunus kansuensis L.)抗根结线虫相关MYB转录因子基因的克隆与定位

魏潇  
【摘要】: 根结线虫病是桃树栽培中的一个世界性突出问题,培育抗根结线虫桃砧木品种是解决此问题重要手段。红根甘肃桃是甘肃桃中的特殊类型,是我国特有的野生种质资源,具有对南方根结线虫免疫的特性。MYB转录因子参与调控苯丙烷类次生代谢途径和应答生物与非生物胁迫等,是植物中最大的转录因子家族之一。为了明确MYB转录因子在红根甘肃桃抗性分子机制中的作用,本研究以红根甘肃桃为试材,用同源克隆法从根结线虫侵染后和未侵染的红根甘肃桃幼苗根系cDNA中克隆myb基因,并将其定位到桃染色体上,通过表达情况分析和系统进化分析推测了与根结线虫抗性相关的myb基因,并分析了这些myb基因在红根甘肃桃抗根结线虫机制中的作用。 主要研究结果如下: 1.建立了适于红根甘肃桃根系总RNA提取的Trizol-CTAB-SDS联合裂解法。 2.从红根甘肃桃幼苗根系cDNA中得到了15个不同的myb基因,这些基因与其他植物的myb基因高度同源;其DNA序列含有1-2个内含子。同源性比对和系统进化分析结果表明PkMYB1-9,11、13、14、15属于R2R3-MYB类转录因子。 3.与其他物种MYB蛋白的系统进化分析表明,PkMYB4,8,9与其他调控花色素苷和类黄酮化合物合成的MYB蛋白聚为1类,PkMYB8,9可能通过增加原花色素含量来抵御根结线虫的侵染。PkMYB1,2,3,5,6,7,11,12,14,15与拟南芥中应答高盐、寒冷、干旱、伤害、病原等胁迫的MYB蛋白序列聚在不同的亚类,推测它们可能具有相似的功能。 4.从侵染后cDNA中克隆到2个与未侵染cDNA中不同的2个基因:PkMYB14和15。RT-PCR检测结果显示,PkMYB7、10、11侵染后的表达量大于未侵染的,因此其受线虫侵染诱导表达增强。PkMYB7受根结线虫侵染诱导表达量增加,并在系统进化树中与拟南芥的抗病相关MYB蛋白聚在一起,可能通过信号转导途径调控下游防卫基因的表达,使红根甘肃桃对根结线虫产生抗性。 5.将所得到的15个PkMYBs基因均定位到桃染色体上。对于PkMYB6,用转化为SCAR标记和与基因组序列比对两种方法定位结果一致。在PkMYBs基因附近发现了众多抗病相关蛋白基因、伤病应答家族基因、病原相关蛋白基因和花色素苷合成途径关键酶基因,同时还存在其他的MYB蛋白基因,表明这myb基因与抗病性有关。PkMYB12与抗根结线虫标记Mi_kansu和抗病同源序列NBS3、29均位于第2条染色体,而PkMYB12附近存在花色素苷合成途径基因,因此推测其可能通过合成花色素苷和类黄酮物质来与抗根结线虫。 6.根据本研究结果来看,MYB转录因子在红根甘肃桃抗根结线虫机制中可能通过以下两方面发挥作用:第一,通过调控苯丙烷代谢途径增加红根甘肃桃根部花色素苷和其他类黄酮物质的含量,从而抵御根结线虫侵染,如PkMYB8、9、PkMYB12;第二,通过信号转导途径来调控防卫基因的表达,从而表现抗性,如PkMYB7。


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