青枯菌诱导的马铃薯StAL1基因的表达特征分析
作者单位：山西师范大学
学位级别：硕士
导师姓名：郜刚
授予年度：2019年
学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090401[农学-植物病理学]
摘 要：马铃薯(Solanum tuberosum)是继水稻(Oryza sativa)和小麦(Triticum aestivum)之后世界上第三大粮食安全作物,对人们生活至关重要。茄科雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum species complex,RSSC)严重威胁着马铃薯的种植和生产,它是一个具有进化非常快特点的复合种,同时包括了多种基因型。马铃薯是青枯菌(RSSC)的主要宿主之一,青枯菌是青枯病的致病因子。它通过土壤进行传播,这种植物病原体细菌产生无症状的潜伏感染,促进其全球传播,阻碍疾病控制。马铃薯青枯病(Bacterial Wilt)对马铃薯的产业化影响非常大。所以要加强对马铃薯抗青枯病的育种研究,特别是深入研究调控马铃薯青枯病抗性的分子机制,对于提高粮食的产量以及提高抗病性植株面对逆境时的能力有很大的作用,最直接的办法就是实施抗病育种。所以,研究植物的致病机制,将为探寻植物抗病、抗逆途径提供了新的见解。Auxilin是一种含有J结构域的重要调节因子,在网格蛋白介导的内吞作用(CME)中发挥作用。在果蝇、秀丽隐杆线虫和酵母菌等大多数生物中也有报道。植物中,在拟南芥、水稻中也发现了Auxilin类似功能的基因。作为一类J-蛋白,Auxilin和Auxilin-like(类Auxilin)蛋白参与信号转导、抑菌防御、抵抗胁迫等多种生物学途径。Auxilin基因是具有神经细胞特异性调节功能的网格蛋白,在热休克蛋白家族中,是Hsc 70(热休克蛋白同源物70)的辅助因子。Auxilin和类Auxilin蛋白(ALP)主要参与网格蛋白介导的细胞内吞作用(CME)。另外,该蛋白还参与细胞死亡调控、囊泡介导转运、蛋白质运输等途径。更为重要的是Auxilin作为免疫受体结合蛋白参与植物免疫应答和抗病性。然而据我们所知,目前对植物中Auxilin基因的功能研究甚少,在马铃薯中更是几乎无报道。在本实验的前期,发现青枯菌和植物激素如SA能够激发马铃薯上调表达一个Auxilin基因的EST片段。基于此,本论文通过电子克隆(in silico cloning)结合PCR扩增测序验证的方法获得了马铃薯中的一个Auxilin基因(命名为StAL1)的全长cDNA。使用软件对该基因进行生物分析表明:其核苷酸为4 828 bp,开放读码框为4 380 bp,编码氨基酸1 443个。通过qRT-PCR方法对该基因进行分析。结果表明:StAL1基因受青枯菌诱导后表达上调,且在接种青枯菌60 h内高强度表达,出现一个峰值。在用水杨酸、茉莉酸甲酯、脱落酸等进行化学处理后,各激素的诱导表达模式也表现出一定差异。在用水杨酸处理第4天时,StAL1受到强烈的上调表达,上调量和对照及内参基因相比达到了20倍。而经过茉莉酸甲酯(MeJA)和脱落酸(ABA)诱导后,StAL1表达水平不显著。在这三种测试植物中,水杨酸诱导StAL1的表达最显著。在SA和ABA诱导StAL1的表达量在峰值后下降。总的来说,SA对StAL1表达的影响的作用时间点比MeJA靠前。SA机制使StAL1的表达得到了更快、更有效的诱导,进而推测StAL1与抗病性相关。荧光原位杂交结果表明该基因在茎、叶维管束系统的韧皮部特异性表达。本研究结果显示马铃薯的StAL1基因参与马铃薯对青枯病的抗性表达过程,但是其详细的诱导表达模式和参与的信号途径还有待于进一步的研究。结合本论文的结果,该方面的研究将有助于深入阐释StAL1参与植物免疫应答和抗病表现的作用机制,为马铃薯青枯病抗性的研究和应用奠定一定的基础。
同方学位论文库