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南京农业大学学报 2014年第2期37卷 53-58页

作者：李红娟刘廷利刘莉张保龙窦道龙南京农业大学植物保护学院/农作物生物灾害综合治理教育部重点实验室江苏南京210095 江苏省农业科学院农业生物技术研究所江苏南京210014

gbve1是海岛棉中的1个抗棉花黄萎菌基因,前期研究表明它能介导棉花与拟南芥对落叶型与非落叶型黄萎菌的抗性。为了揭示该基因的作用机制,对其细胞定位进行了研究。结果表明:该基因定位在植物细胞膜上;并检测了胼胝质沉积和活性氧积累情... 详细信息

gbve1是海岛棉中的1个抗棉花黄萎菌基因,前期研究表明它能介导棉花与拟南芥对落叶型与非落叶型黄萎菌的抗性。为了揭示该基因的作用机制,对其细胞定位进行了研究。结果表明:该基因定位在植物细胞膜上;并检测了胼胝质沉积和活性氧积累情况,发现转基因拟南芥在黄萎菌侵染后胼胝质沉积,过氧化氢含量明显高于对照植株。推测:gbve1是1个膜定位蛋白基因,它能响应黄萎菌的侵染,诱导拟南芥产生抗病性。

关键词：大丽轮枝菌 gbve1基因拟南芥亚细胞定位抗病机制

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转gbve1基因拟南芥对黄萎菌的抗性和机制研究

转Gbve1基因拟南芥对黄萎菌的抗性和机制研究

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作者：李红娟南京农业大学

学位级别：硕士

棉花黄萎病是全世界棉花生产上危害最重要的病害之一,目前尚无有效的药剂防治措施,被称为棉花的“癌症”。目前该病害防控最为有效的方法是抗病育种,然而目前生产上最为多用的陆地棉还缺乏有效的抗病材料,制约了抗病育种的应用。通过定... 详细信息

棉花黄萎病是全世界棉花生产上危害最重要的病害之一,目前尚无有效的药剂防治措施,被称为棉花的“癌症”。目前该病害防控最为有效的方法是抗病育种,然而目前生产上最为多用的陆地棉还缺乏有效的抗病材料,制约了抗病育种的应用。通过定位和克隆抗病基因,研究它们对黄萎病的抗性及其抗性机制对防治黄萎病至关重要。最近,我们从海岛棉“Hai7124"中克隆了番茄抗黄萎病Ve同源的类受体蛋白基因gbve1,并通过基因沉默技术和转基因技术证明了gbve1基因对落叶型和非落叶型的棉花黄萎菌都具有一定抗性;将该基因转化到拟南芥(Arabidopsis)后,发现拟南芥对黄萎病的抗性有了明显增强,表明gbve1在物种间具有一定的保守性。为了进一步研究gbve1的抗性机制,本课题筛选了转基因阳性克隆,转gbve1基因拟南芥和对照植株Co1-0移栽到培养介质中后,通过棉花黄萎菌分生孢子悬浮液灌根法接种,并对其进行发病统计,发现由于gbve1基因的表达,拟南芥对棉花黄萎菌表现抗性增强,而且,对落叶型V991菌株的抗性差异明显大于非落叶型菌株BP2。随后,我们对转gbve1基因拟南芥进行了比较详尽的细胞学机制研究。在根部抗性测定中,采用孢子悬浮液蘸根接种法,并对接种后的样品进行染色,发现接种24h后,转基因拟南芥根部胼胝质积累增多,而对照植株中没有明显积累。接种48h,转基因拟南芥中有细胞死亡,对照植株中没有明显细胞死亡,大量侵染菌丝聚集。我们采用离体叶片叶背接种法接种两种拟南芥,发现接种24h,转基因植株叶片中胼胝质沉积明显显著多于对照植株Col-0;采用H202测试盒对接种各个时间段H202含量进行测定,发现48h,转基因拟南芥过氧化氢含量迅速上升,达到一个峰值,经过DAB染色,此时间段转基因拟南芥出现深褐色斑,而对照植株只是浅棕色班,说明此时,转基因拟南芥中过氧化氢含量多于对照植株。细胞程序性死亡是抗病反应的典型表现,通过对48h和72h的接种样品进行台盼蓝染色,发现48h细胞坏死不明显,而在72h,二者着色情况差异明显,转基因拟南芥叶片被染成很深的蓝色,随即对其进行显微观察,发现转基因植物出现细胞坏死,对照植株有大量侵染菌丝出现。本研究分析了转基因拟南芥的一系列基础防卫反应,初步揭示了棉花gbve1基因可以通过增强拟南芥的胼胝质沉积、过氧化氢积累及细胞死亡等途径,提高对棉花黄萎菌的抗性。为了更加深入认识gbve1的作用机制,我们对转基因拟南芥进行了表达谱测序及分析。研究发现,gbve1基因的转入及表达会引起拟南芥多个基因的表达差异性变化,其中1204个基因上调,543个基因下调。推测gbve1基因进入植物机体内部以后,参与相关基因表达的调控,当有病菌侵入时,转基因植物会迅速识别,从而启动防卫反应。这一研究结果为gbve1的抗病机制研究提供了新的思路。

关键词：棉花黄萎病拟南芥 gbve1基因 RNA-seq技术抗性机制

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