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番茄SlJAZ7的抗病功能及与SlTGA7的互作

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华南农业大学学报 2024年第4期45卷 525-534页

作者：林晨俞郭鑫王文娟翟敏曹颖杰王梦月赵平娟于晓惠海南大学热带农林学院海南海口570228 中国热带农业科学院热带生物技术研究所/热带作物生物育种国家重点实验室海南海口571101

[目的]细菌性斑点病是导致番茄Solanum lycopersicum减产的主要因素之一,丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000,Pst DC3000)是细菌性斑点病的致病因子之一。瞬时沉默番茄JAZ7基因导致其对Pst DC3000的敏感性增加,然而,... 详细信息

[目的]细菌性斑点病是导致番茄Solanum lycopersicum减产的主要因素之一,丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000,Pst DC3000)是细菌性斑点病的致病因子之一。瞬时沉默番茄JAZ7基因导致其对Pst DC3000的敏感性增加,然而,验证JAZ7基因抗细菌性斑点病的直接证据及其作用机理的报道较少。本研究从番茄叶片中克隆得到SlJAZ7基因,创制稳定遗传的过表达SlJAZ7的转基因番茄,分析其抗病功能和机理,研究其在转录水平和蛋白水平上与抗病性密切相关的SlTGA7的关系,为有效防治细菌性斑点病提供理论基础。[方法]通过野生型和转基因番茄接种Pst DC3000的表型差异分析,鉴定SlJAZ7基因的抗病功能。使用RT-qPCR分析SlJAZ7和SlTGA7基因在Pst DC3000、茉莉酸甲酯(Methyl jasmonate,MeJA)和水杨酸(Salicylic acid,SA)处理下的表达模式和组织特异性。利用烟草瞬时表达的方法研究SIJAZ7和SlTGA7蛋白的亚细胞定位。利用酵母双杂交(Y2H)试验、双分子荧光互补(BiFC)试验和蛋白下拉(pull down)试验研究SlJAZ7蛋白与SlTGA7蛋白的互作关系,验证SlJAZ7的抗病功能和可能的抗病机理。[结果]过表达SlJAZ7基因的转基因番茄叶片在Pst DC3000处理时受到的过氧化损伤较野生型更少,转基因株系中SlTGA7表达量升高,SlJAZ7基因在营养器官中高表达,且受到Pst DC3000诱导,响应MeJA、SA处理,SlTGA7基因在同样的处理下呈相反的变化趋势。SlJAZ7和SlTGA7蛋白均定位于细胞核。Y2H、BiFC和pull down试验同时证明SlJAZ7蛋白和SlTGA7蛋白存在互作关系。[结论]过表达SlJAZ7基因有利于减少活性氧积累,提高番茄抗病性,同时SlJAZ7在转录水平正调控SlTGA7基因表达。SlJAZ7与SlTGA7存在互作,推测SIJAZ7基因可能通过提高Pst DC3000病原菌侵染时SITGA7基因的表达量,启动SITGA7下游抗病基因的表达来提高转基因番茄的抗病性,也可能通过与SITGA7蛋白结合,影响其调控MYC等转录因子的活性。这为进一步研究SlJAZ7的作用机制奠定了基础。

关键词：番茄 SlJAZ7 蛋白互作抗病性茉莉酸甲酯水杨酸

番茄SlJAZ7抗病功能的研究及与SlTGA7互作的鉴定

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华南农业大学学报 2024年

作者：林晨俞郭鑫王文娟翟敏曹颖杰王梦月赵平娟于晓惠中国热带农业科学院热带生物技术研究所/热带作物生物育种国家重点实验室海南大学热带农林学院

【目的】细菌性斑点病是导致番茄Solanum lycopersicum减产的主要因素之一，丁香假单胞菌（Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000，Pst DC3000）是细菌性斑点病的致病因子之一。瞬时沉默番茄JAZ7基因导致其对Pst DC3000的敏感性增加... 详细信息

【目的】细菌性斑点病是导致番茄Solanum lycopersicum减产的主要因素之一，丁香假单胞菌（Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000，Pst DC3000）是细菌性斑点病的致病因子之一。瞬时沉默番茄JAZ7基因导致其对Pst DC3000的敏感性增加，然而，验证JAZ7基因抗细菌性斑点病的直接证据及其作用机理的报道较少。本研究从番茄叶片中克隆得到SlJAZ7基因，创制稳定遗传的过表达SlJAZ7的转基因番茄，分析其抗病功能和机理，在转录水平和蛋白水平研究其与抗病性密切相关的SlTGA7的关系，为有效防治细菌性斑点病提供理论基础。【方法】本研究通过对照和转基因番茄接种Pst DC3000的表型差异分析，鉴定SlJAZ7基因的抗病功能。使用RT-qPCR分析SlJAZ7和SlTGA7基因在Pst DC3000、茉莉酸（Jasmonic acid，JA）和水杨酸（Salicylic acid，SA）处理下的表达模式和组织特异性。利用烟草瞬时表达的方法研究SIJAZ7和SlTGA7蛋白的亚细胞定位。利用酵母双杂交（Y2H）试验、双分子荧光互补（BiFC）试验和蛋白下拉（Pull-down）试验研究SlJAZ7蛋白与SlTGA7蛋白的互作关系，验证SlJAZ7的抗病功能和可能的抗病机理。【结果】过表达SlJAZ7基因的转基因番茄叶片在Pst DC3000处理时受到的过氧化损伤较野生型更少，转基因株系中SlTGA7表达量升高，SlJAZ7基因在营养组织中高表达，且受到Pst DC3000诱导，响应JA、SA处理，SlTGA7基因在同样的处理下呈相反的变化趋势。SlJAZ7和SlTGA7蛋白均定位于细胞核。Y2H、BiFC和pull-down试验同时证明SlJAZ7蛋白和SlTGA7蛋白存在互作关系。【结论】过表达SlJAZ7基因有利于减少活性氧积累，提高番茄抗病性，同时SlJAZ7在转录水平正调控SlTGA7基因表达。SlJAZ7与SlTGA7存在互作，推测SIJAZ7基因可能通过提高Pst DC3000病原菌侵染时SITGA7基因的表达量，启动SITGA7下游抗病基因的表达来提高转基因番茄的抗病性，也可能通过与SITGA7蛋白结合，影响其调控MYC等转录因子的活性。这为进一步研究SlJAZ7的作用机制奠定了基础。

关键词：番茄 SlJAZ7 蛋白互作抗病性茉莉酸水杨酸

香蕉AP2/ERFs超家族的重新鉴定及在果实采后成熟过程中的差异表达特性

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果树学报 2024年第5期41卷 861-874页

作者：张海波郑云柯付毛妮张建斌贾彩红李新国刘菊华海南大学热带农林学院·热带作物生物育种全国重点实验室海口570228 中国热带农业科学院三亚研究院海南三亚572000 中国热带农业科学院热带生物技术研究所·农业农村部热带生物技术重点实验室海口571101

【目的】在全基因组水平上重新鉴定香蕉A基因组中的AP2/ERF家族成员,研究其在香蕉果实采后成熟过程中的差异表达特性,明确可能参与香蕉果实成熟调控的关键基因。【方法】对香蕉A基因组中AP2/ERF家族成员进行系统进化、结构特征、蛋白质... 详细信息

【目的】在全基因组水平上重新鉴定香蕉A基因组中的AP2/ERF家族成员,研究其在香蕉果实采后成熟过程中的差异表达特性,明确可能参与香蕉果实成熟调控的关键基因。【方法】对香蕉A基因组中AP2/ERF家族成员进行系统进化、结构特征、蛋白质特性、保守结构域分析和两大类主栽品种巴西蕉(AAA)和粉蕉(ABB)果实采后成熟不同阶段的转录组分析。【结果】发现AP2/ERFs家族共有317个家族成员,分为AP2(49个)、ERF(253)和RAV(15)三个亚家族,他们不均匀地分布在染色体上。根据保守结构域和基因结构特征,ERF又分为a、b、c、d、e、f、h、i、j和k共10个亚类。转录组分析结果表明,在巴西蕉果实采后成熟过程中差异表达的AP2/ERFs家族成员有77个,其中高水平表达的有MaERF15、36、42和AP2-28。在粉蕉果实采后成熟过程中差异表达的AP2/ERFs家族成员有74个,其中高水平表达的有MaERF42和AP2-28。同时在巴西蕉和粉蕉果实成熟过程中差异表达的基因有57个,其中高水平表达的基因有MaERF15、42和AP2-28,只在巴西蕉果实中特异表达的有20个,只在粉蕉中特异表达的有17个。【结论】重新鉴定了香蕉AP2/ERFs超家族成员及其在果实后熟过程中的差异表达特性,为系统深入解析香蕉AP2/ERF基因功能奠定了基础,对为调控香蕉果实成熟提供靶标基因具有一定的理论意义。

关键词：香蕉 AP2/ERFs 全基因组分析果实成熟差异表达分析

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复合菌群接种剂在热区农业可持续发展中的应用

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中国科学:生命科学 2024年

作者：杨腊英赵青云周登博郭立佳周游杨扬郭志凯汪军梁昌聪黄俊生中国热带农业科学院环境与植物保护研究所/热带作物生物育种全国重点实验室/农业农村部热带作物有害生物综合治理重点实验室/国家肥料微生物种质资源库(海南) 中国热带农业科学院香料饮料研究所中国热带农业科学院热带生物技术研究所

高温多雨的天气导致热区农业面临着病虫害的多发与频发等诸多挑战.目前,木霉、芽孢杆菌和链霉菌等微生物已经被广泛应用于保障热带农业可持续发展和环境友好生产中,且接种不同功能微生物的组合作为植物生长促进剂和生物防治剂具有更大... 详细信息

高温多雨的天气导致热区农业面临着病虫害的多发与频发等诸多挑战.目前,木霉、芽孢杆菌和链霉菌等微生物已经被广泛应用于保障热带农业可持续发展和环境友好生产中,且接种不同功能微生物的组合作为植物生长促进剂和生物防治剂具有更大的潜力.本文综述常见的几类微生物及其制剂在热带农业可持续发展中的应用,概述其功能微生物的作用机制,包括重寄生、产生抗生素等直接作用机制,以及竞争空间和营养物质、激活宿主植物防御能力和修饰根际微生物群等间接作用机制,并展望未来复合菌群在农业生产应用中的研究方向和热点.

关键词：根际促生菌菌根菌木霉复合菌群可持续农业

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两份海南地方木豆资源的核型分析

草业科学 2024年第7期41卷 1645-1649页

作者：程志号孙长君郭素霞曾学蔚严琳玲吴琼中国热带农业科学院热带生物技术研究所/海南省香蕉遗传改良重点实验室海南海口571101 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所海南海口571101

木豆(Cajanus cajan)是我国热带亚热带地区重要的豆类作物,是一种集粮、饲料、药物为一体的多用途植物,同时,作为先锋植物,在水土保持、土壤改良等方面有重要功能。海南木豆种植时间长、资源多样性高,但细胞遗传学方面的报道目前较少。... 详细信息

木豆(Cajanus cajan)是我国热带亚热带地区重要的豆类作物,是一种集粮、饲料、药物为一体的多用途植物,同时,作为先锋植物,在水土保持、土壤改良等方面有重要功能。海南木豆种植时间长、资源多样性高,但细胞遗传学方面的报道目前较少。本研究以海南两个重要木豆产区‘保亭’和‘白沙’木豆地方资源为材料,通过核型分析发现,‘保亭’木豆核型公式为2n=2x=22=16m+6sm,其中10号染色体有一对随体,相对长度组成为2n=1L+5M2+3M1+2s,为1A型;‘白沙’木豆核型公式为2n=2x=22=20m+2sm,未发现随体,相对长度组成为2n=1L+4M2+5M1+1s,为2A型。本研究结果为木豆资源鉴定提供了新技术,也为种质创新和新品种选育提供参考。

关键词：木豆资源核型分析随体对称性

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油莎豆水通道蛋白基因CeTIP2;1的克隆与分析

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热带作物学报 2024年第8期45卷 1552-1559页

作者：邹智郑玉皎热带作物生物育种全国重点实验室/中国热带农业科学院热带生物技术研究所/中国热带农业科学院三亚研究院海南海口571101

油莎豆起源于非洲和地中海沿岸,是一种在块茎中高水平积累油脂的新型草本油料作物。水分平衡对于块茎的发育与代谢至关重要。液泡膜内在蛋白(TIP)是一类液泡膜定位并具有高效水分转运活性的水通道蛋白,包含TIP1~5等5个亚类。本研究基于... 详细信息

油莎豆起源于非洲和地中海沿岸,是一种在块茎中高水平积累油脂的新型草本油料作物。水分平衡对于块茎的发育与代谢至关重要。液泡膜内在蛋白(TIP)是一类液泡膜定位并具有高效水分转运活性的水通道蛋白,包含TIP1~5等5个亚类。本研究基于油莎豆的基因组和转录组数据,采用RT-PCR技术对1个块茎高水平表达的TIP基因CeTIP2;1进行克隆。序列分析表明:CeTIP2;1的基因全长3323 bp,含有2个内含子,编码区长747 bp,编码248个氨基酸,理论分子量为24.73 kDa,等电点为5.09,总平均疏水指数为0.948,脂肪族指数为114.60,不稳定系数为21.76,属于稳定的酸性疏水型蛋白,与其液泡膜定位一致;该蛋白含有保守的MIP结构域,其中包括6个跨膜螺旋、2个半螺旋以及2个典型的NPA基序。CeTIP2;1与AtTIP2;1的序列相似性高达87.20%,远高于与SoPIP2;1的46.23%。进化分析进一步证实,CeTIP2;1隶属于TIP2亚类,是AtTIP2;1的直系同源基因。进化分析同时显示TIP2亚类早在单、双子叶植物分化之前就已经进化出2个小组。表达分析显示:CeTIP2;1在叶片、叶鞘、根、芽尖、匍匐茎、块茎等主要组织中均有较高水平的表达,丰度最高的是块茎和匍匐茎,最低的为芽尖;在块茎的发育过程中,呈现先升后降的钟形趋势,峰值出现在膨大中期,最低的为成熟期。此外,CeTIP2;1还在块茎的蛋白组中被检测到,表明其功能的重要性。这些结果为进一步揭示油莎豆的块茎水分平衡机制奠定坚实的基础。

关键词：油料作物块茎液泡膜内在蛋白进化分析表达模式

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油莎豆CePIP2;1的克隆、亚细胞定位与表达分析

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热带作物学报 2024年第7期45卷 1340-1347页

作者：邹智郑玉皎常丽丽赵永国热带作物生物育种全国重点实验室/中国热带农业科学院热带生物技术研究所/中国热带农业科学院三亚研究院海南海口571101

油莎豆是一种在块茎中高水平积累油脂的草本油料作物,其未成熟块茎的含水量高达85%,水分平衡对于块茎的发育与代谢至关重要。质膜内在蛋白(PIP)是介导细胞间水分跨膜运输的主要通道。本研究报道1个块茎高水平表达的PIP基因CePIP2;1,该... 详细信息

油莎豆是一种在块茎中高水平积累油脂的草本油料作物,其未成熟块茎的含水量高达85%,水分平衡对于块茎的发育与代谢至关重要。质膜内在蛋白(PIP)是介导细胞间水分跨膜运输的主要通道。本研究报道1个块茎高水平表达的PIP基因CePIP2;1,该基因含有3个内含子,预测编码288个氨基酸(aa),其理论分子量(MW)为30.34 kDa,等电点(pI)为8.60,总平均疏水指数(GRAVY)为0.529,不稳定系数(Ⅱ)为29.60,属于典型的稳定、碱性、疏水型蛋白。CePIP2;1含有保守的MIP结构域,ar/R选择性滤器为F-H-T-R,Froger位点为Q-S-A-F-W,符合高水分转运活性PIP的特征。进化分析显示,CePIP2;1与OsPIP2;1、OsPIP2;2和OsPIP2;3聚在一起,序列相似性分别为91.72%、90.31%和84.98%,支持其归为PIP2亚类。亚细胞定位分析显示,CePIP2;1定位在烟草叶片的细胞膜。进一步的表达分析显示,虽然CePIP2;1为主要的块茎表达PIP基因,但其在叶片、叶鞘、匍匐茎和根等组织中的表达丰度更高,最高的为叶片,而在芽尖中的表达丰度与块茎相当;在块茎的4个典型发育时期(S_(1)~S_(4))中,CePIP2;1基因呈现先升后降的钟形趋势,表达丰度最高的是S_(2)。这些结果为解析油莎豆的水分平衡机制奠定基础。

关键词：油料作物块茎水通道蛋白质膜内在蛋白亚细胞定位表达模式

过表达MeERF72对C3木薯淀粉合成的影响

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分子植物育种 2024年第16期22卷 5335-5341页

作者：廖明馨李可李梦桃鲍茹雪陈新王文泉海南大学热带作物学院海口570228 中国热带农业科学院热带生物技术研究所海口571101

木薯蔗糖合酶1(MeSuSy1)是淀粉生物合成通路上第一个关键酶,而乙烯响应因子MeERF72可调控其转录活性。为探究MeERF72对木薯(Manihot esculenta Crantz)块根淀粉合成的影响,本研究在盆栽条件下,检测野生型、MeERF72过表达系和RNAi干扰系M... 详细信息

木薯蔗糖合酶1(MeSuSy1)是淀粉生物合成通路上第一个关键酶,而乙烯响应因子MeERF72可调控其转录活性。为探究MeERF72对木薯(Manihot esculenta Crantz)块根淀粉合成的影响,本研究在盆栽条件下,检测野生型、MeERF72过表达系和RNAi干扰系MeERF72和MeSuSy1在叶片和块根中的表达量,并测定木薯块根薯肉的淀粉、还原糖和总糖含量。结果显示,过表达株系的块根中MeERF72的表达量显著高于野生型C3,其MeSuSy1的表达量显著低于野生型C3,干扰植株反之;MeERF72干扰株系薯肉的淀粉和总糖含量显著高于野生型C3,过表达株系反之,表明MeERF72可能负调控MeSuSy1的转录活性,降低蔗糖分解效率,进而减少淀粉合成。本研究明确了MeERF72对MeSuSy1的调控机制和对木薯淀粉合成的影响,为进一步研究淀粉代谢通路的基因调控网络以及热带作物重要性状的遗传改良策略提供参考。

关键词：木薯(Manihot esculenta Crantz) 淀粉生物合成 ERF基因蔗糖合成酶

CRISPR/Cas9系统敲除拟南芥dcl2drb4的双链结合蛋白7.2

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分子植物育种 2024年

作者：唐文张春微符艳吴坤鑫中国热带农业科学院热带生物技术研究所农业农村部热带作物生物学与遗传资源利用重点实验室

拟南芥存在一个Dicer-like 4 (DCL4)启动的PTGS途径，该途径不依赖于dsRNA结合蛋白4 (DRB4)。目前尚不清楚哪种DRB蛋白参与了这一新的沉默途径。为探索DRB7.2蛋白是否参与由DCL4介导、无需双链结合蛋白4 (dsRNA-binding protein 4， DR... 详细信息

拟南芥存在一个Dicer-like 4 (DCL4)启动的PTGS途径，该途径不依赖于dsRNA结合蛋白4 (DRB4)。目前尚不清楚哪种DRB蛋白参与了这一新的沉默途径。为探索DRB7.2蛋白是否参与由DCL4介导、无需双链结合蛋白4 (dsRNA-binding protein 4， DRB4)参与的抗芜菁皱缩病毒(Turnip crinkle virus， TCV) RNA沉默新途径，本研究通过人工构建拟南芥drb7.2dcl2drb4三突变体。首先构建由pCAMBIA驱动靶标Drb7.2的2个gRNA串联组装的CRISPR/Cas9基因编辑载体pHSE-Drb7.2，然后通过花粉管通道法转化拟南芥dcl2drb4双突变体，获得转基因植株。对T1代转基因植株PCR扩增产物直接测序，有3株出现套峰，5株为单峰，其中测序单峰的1号植株为在两个gRNA都已发生编辑的纯合突变。T2代单株植株PCR扩增产物测序结果与T1代结果相同。实验结果表明已获得纯合的Drb7.2被编辑的拟南芥drb7.2dcl2drb4三突变体，为进一步明确DRB7.2的抗病毒RNA沉默功能提供实验材料。

关键词：双链RNA结合蛋白7.2 转基因拟南芥 CRISPR/Cas9 基因敲除