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北方园艺 2024年第3期 50-57页

作者：杨成龙徐小萍郑益平郭文杰方少忠福建省农业科学院生物技术研究所福建福州350003

以东方百合品种‘西伯利亚’为试材,采用生物信息学方法,研究了百合sweet基因家族成员编码蛋白的理化性质、二级结构、系统进化、保守结构域、Motif及基因表达模式,对百合sweet基因家族成员进行鉴定,探究其在鳞茎发育过程中的作用,以期... 详细信息

以东方百合品种‘西伯利亚’为试材,采用生物信息学方法,研究了百合sweet基因家族成员编码蛋白的理化性质、二级结构、系统进化、保守结构域、Motif及基因表达模式,对百合sweet基因家族成员进行鉴定,探究其在鳞茎发育过程中的作用,以期为该类基因生物学功能和百合地下茎生鳞茎发育机制的研究提供参考依据。结果表明:从转录组数据鉴定到了12个sweet基因,所有家族成员都为稳定的疏水蛋白,且均含有MtN3_slv结构域,可划分为4个亚家族,不同成员在百合茎生鳞茎形成和进一步发育中差异表达。

关键词：百合转录组测序 sweet家族

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桃sweet基因家族鉴定及Ppsweet2b在应答流胶病菌侵染中的功能分析

桃SWEET基因家族鉴定及PpSWEET2b在应答流胶病菌侵染中的功能分析

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作者：陈蒙华中农业大学

学位级别：硕士

桃流胶病在我国长江流域以及以南地区发病严重,是制约我国桃产业健康发展的重要病害之一。桃流胶病的典型症状之一是在发病过程中,病原菌诱导树体形成大量的外溢胶体,该胶体的主要成分为杂多糖。前人研究表明桃流胶病菌Lasiodiplodia th... 详细信息

桃流胶病在我国长江流域以及以南地区发病严重,是制约我国桃产业健康发展的重要病害之一。桃流胶病的典型症状之一是在发病过程中,病原菌诱导树体形成大量的外溢胶体,该胶体的主要成分为杂多糖。前人研究表明桃流胶病菌Lasiodiplodia theobromae(JMB-122)侵染桃组织后,寄主的糖代谢及相关基因表达水平均发生显著地变化。sweet(Sugars Will Eventually Be Exported Transporter)家族是一类新型的糖转运子,在种子萌发、生长发育和响应非生物胁迫以及生物胁迫等方面扮演着重要的角色。植物受到病原菌侵染时,sweet基因被诱导差异表达,参与植物对病原菌的抗病防御反应。本研究对桃sweet家族成员的表达谱进行分析,并通过病毒介导的基因沉默初步验证Ppsweet2b在桃流胶病抗病防御反应中的功能,主要结果如下:***家族在桃中有20个家庭成员,且各成员在不同组织或者器官中的不同的生长发育时期的表达水平存在明显的差异。q RT-PCR分析结果显示,花和韧皮部高表达的基因分别有10个;果实和叶中高表达的基因分别有6个。其中Ppsweet7、Ppsweet9b和Ppsweet2a在花蕾期到初开期(Fl S1到Fl S3)相对表达水平较高;到花开放后期(Fl S5到Fl S6)相对表达水平降低。Ppsweet2a、Ppsweet17b、Ppsweet7在坐果期到果实膨大期(Fr S1到Fr S3)上调表达;果实成熟期到成熟后期(Fr S4到Fr S5)表达量显著下降;Ppsweet10的表达量随着果实发育不断增加,且果实成熟期(Fr S5)表达量显著高于其他发育时期。Ppsweet2b、Ppsweet17a和Ppsweet17b表达随着叶发育先上升后下降;Ppsweet1a和Ppsweet15在叶片衰老时期表达显著增高。Ppsweet-like随着枝龄的增加,相对表达量也不断增加;Ppsweet7、Ppsweet17b和Ppsweet2a在一二年生的枝条韧皮部(SS1到SS2)有较高的表达,但在多年生枝韧皮部(SS2到SS5)表达量较低。此外,2个sweet基因,Ppsweet1b和Ppsweet5a,在花、果实、茎和叶片中表达量均在检测水平以下。2.在JMB-122侵染后的桃组织中,有6个sweet家族成员差异表达,其中Ppsweet2a、Ppsweet-like、Ppsweet17a、Ppsweet17b和Ppsweet7下调表达,Ppsweet2b差异上调表达。桃枝条接种不同致病力菌株后(病菌致病力:JMB-122>NP10>LHKB-222>XNHG-241>LHKB-111),Ppsweet2b的相对表达量与桃流胶病菌的致病力呈正相关;不同抗性品种(品种敏感性:‘春雪’>‘大红袍’)接种流胶病菌JMB-122后,Ppsweet2b在‘春雪’中的相对表达量显著高于‘大红袍’。利用VIGS沉默毛桃幼苗的Ppsweet2b后,沉默株系对JMB-122菌株的抗性增强,表明Ppsweet2b负调控桃对流胶病菌的抗病性。

关键词：桃流胶病 sweet家族 Ppsweet2b 病毒介导的基因沉默

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Teosinte Branched 1调控水稻抗白叶枯病的机制研究

Teosinte Branched 1调控水稻抗白叶枯病的机制研究

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作者：付钰汶沈阳农业大学

学位级别：硕士

水稻(Oryza sativa L.)是全球重要的粮食作物之一,是世界近一半人口的口粮。水稻白叶枯病是一种具有严重危害的细菌性病害,由稻黄单胞杆菌水稻白叶枯病致病变种(Xanthomonas oryzae ***,Xoo)侵染所引起。水稻白叶枯病菌小种PXO86通过三... 详细信息

水稻(Oryza sativa L.)是全球重要的粮食作物之一,是世界近一半人口的口粮。水稻白叶枯病是一种具有严重危害的细菌性病害,由稻黄单胞杆菌水稻白叶枯病致病变种(Xanthomonas oryzae ***,Xoo)侵染所引起。水稻白叶枯病菌小种PXO86通过三型分泌系统(Type Ⅲ secretion system,T3SS)分泌一类转录激活效应蛋白(Transcription activator-like effectors,TALEs),如AvrXa7、PthXo3、TalC和Tal5进入植物细胞核,结合水稻sweet14启动子区的特异结合元件(TALE binding elements,EBEs),诱导sweet14表达,促进病菌的侵染。但水稻转录因子如何调控sweet14尚不清楚。本研究通过酵母单杂交试验筛选出调控sweet14的转录因子TB1(Teosinie branched 1),进一步通过生化与分子生物学和遗传学等手段探究TB1调控水稻糖类物质转运的机理,初步明确了TB1-sweet14途径调控水稻白叶枯病抗性的分子机制,试验结论如下:***14突变体和野生型植株接种白叶枯病原菌小种PXO86的抗病性鉴定以及PCR试验,表明sweet14接种后受病菌诱导表达,确定sweet14负向调控水稻对白叶枯病的抗性,进一步筛选激活sweet14的转录因子。本实验利用酵母单杂交技术筛选获得调控sweet14的多个转录因子,目前关于TB1的抗病功能的研究尚未有报道,因此选取转录因子TB1并验证转录因子TB1调控sweet14。2.为研究TB1的功能,Nipponbare水稻接种PXO86,通过PCR检测发现TB1的表达量在接种后显著上调,初步明确TB1参与调控水稻抗白叶枯病。TB1-GFP融合蛋白在烟草和转化水稻中定位于细胞核。为探究TB1的抗病功能,本实验我们构建TB1基因编辑突变体以及过表达植株,并接种PXO86。病理学实验结果显示,突变体较野生型植物感病,而过表达植株抗病,说明TB1正向调控水稻对白叶枯病的抗性。接种PXO86后sweet14诱导表达水平在tb1突变体中高于野生型植株,相反在过表达中低于野生型植株,推测TB1通过抑制sweet14的转录从而增强水稻对白叶枯病菌小种PXO86的抗性。3.为验证TB1是否具有调控水稻对多个白叶枯病菌的广谱抗性,通过RT-qPCR分析TB1对白叶枯病菌小种PXO71、PXO79侵染的响应。结果表明,TB1受PXO71、PXO79侵染诱导表达。接种PXO71和PXO79发现,和野生型植株相比tb1突变体为更感病,而过表达植物更抗病。RT-qPCR结果证实,PXO71和PXO79的靶标基因sweet11和sweet13,在tb1突变体中上调,在过表达中下调,推测TB1可能具有调控水稻白叶枯病水平抗性的活性。为研究TB1基因是否调控水稻广谱抗病性,tb1突变体和TB1 OX水稻分别接种纹枯菌(Rhizoctonia solani)AG1-IA及稻瘟菌(Magnaporthe oryzae)小种Guy11进行抗性鉴定。病理学实验结果显示,相比野生型植株,tb1突变体抗纹枯病和稻瘟病。本论文通过分子生物学试验及抗病性鉴定明确了转录因子TB1抑制转录sweet11、sweet13和sweet14,进而提高水稻对白叶枯病抗性的分子机制,为后续水稻的抗性育种提供重要分子靶点。

关键词：水稻白叶枯病 sweet家族转录因子 TB1 抗性机制

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