黄瓜CC-NBS-LRR家族基因鉴定及在霜霉病和白粉病胁迫下的表达分析

作     者：康忱 赵雪芳 李亚栋 田哲娟 王鹏 吴志明 KANG Chen;ZHAO XueFang;LI YaDong;TIAN ZheJuan;WANG Peng;WU ZhiMing

作者机构：河北省农林科学院经济作物研究所 

出 版 物：《中国农业科学》 (Scientia Agricultura Sinica)

年 卷 期：2022年第55卷第19期

页      面：3751-3766页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090401[农学-植物病理学] 090402[农学-农业昆虫与害虫防治] 

基　　金：国家自然科学基金(32172588) 河北省省级科技计划资助(19226323D) 河北省农林科学院科技创新人才队伍建设项目(C21R0801) 河北省农林科学院科技创新专项(2022KJCXZX-JZS-1) 

主　　题：黄瓜 CC-NBS-LRR(CNL) 霜霉病 白粉病 基因表达 

摘      要：【目的】对黄瓜全基因组的CC-NBS-LRR(CNL)基因家族进行生物信息学和表达模式分析，为深入研究CNL基因家族在黄瓜生长、发育和病害胁迫响应中的功能提供参考。【方法】以拟南芥CNL为参考序列，利用本地Perl语言和Pfam等软件检索黄瓜‘9930’基因组并确定黄瓜CNL基因家族成员。通过ExPASy、GSDS2.0、MEGA、MEME、Tbtools、Mev等工具对黄瓜CNL家族基因进行生物信息学分析。根据转录组数据库、霜霉病菌（Pseudoperonospora cubensis）、白粉病菌（Podosphaera xanthii）接种处理和实时荧光定量PCR技术分析该类基因的表达模式。【结果】从黄瓜全基因组中鉴定得到17个CsCNL，这些基因分布在除1号染色体外的6条染色体上，其编码蛋白与其他植物CNL结构相似，均含有CC、NBS和LRR保守结构域，蛋白质大小介于197—1 148 aa，分子量在22.6—131.3 kD，等电点在5.71—8.38。共线性分析表明其中不存在片段重复和串联重复基因，多物种系统进化关系表明，CsCNL基因家族成员在葫芦科植物之间具有较高的结构和功能相似性。CsCNL启动子中存在多种与抗病相关的顺式作用元件。CsCNL表达具有组织特异性。在接种霜霉病菌2 d和5 d后，Csa3G815400、Csa3G822360和Csa7G420890在抗性品种中均显著上调表达，Csa4G015850在抗性品种中下调表达，在敏感品种中显著性表现不一；在接种白粉病菌2 d和5 d后，Csa2G008000和Csa3G684170在敏感品种中显著上调表达，在抗性品种中显著下调表达；Csa4G016360、Csa7G420890和Csa7G425940在抗性品种中显著上调表达，在敏感品种中表达量无变化或显著下调。【结论】CsCNL家族成员具有组织表达特异性并且多数基因能够响应霜霉病菌和白粉病菌的胁迫。推测Csa3G815400、Csa3G822360和Csa7G420890表达量增加，Csa4G015850表达量减少可诱发抗病黄瓜品种的霜霉病抗病反应；Csa4G016360、Csa7G420890和Csa7G425940表达量增加，Csa2G008000和Csa3G684170表达量减少可诱发抗病黄瓜品种的白粉病抗病反应；而Csa7G420890表达量的增加能同时诱发抗病黄瓜品种的霜霉病和白粉病的抗病反应。