西萌芦ZYMV病毒抗性的转录调控研究

来源 :河北工程大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:douzixia
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西葫芦(Cucurbita pepo L.)是世界范围内广泛栽培的重要蔬菜,我国年均栽培面积及产量均居世界前列,且仍呈逐年增加的趋势,现已成为农民增收及农村产业结构调整的重要支柱。但目前生产中受病毒病危害严重,其中小西葫芦黄花叶病毒(ZYMV)是危害西葫芦等瓜类蔬菜的主要病害之一。西葫芦植株感染ZYMV后产生花叶、扭曲、植株矮化畸形,果实瘤状凸凹不平、果肉僵硬苦涩等症状,导致果实的商品性状降低甚至丧失,产量损失可达60%以上,甚至绝产,造成巨大经济损失。培育抗病品种是防治病毒病最经济、安全、有效的方法,而西葫芦抗病毒育种研究滞后,可利用的抗性资源较少,导致生产上缺乏抗病毒病西葫芦品种。因此,本研究拟利用转录组测序筛查西葫芦ZYMV病毒病抗性相关基因,将有助于发掘和合理评价利用抗病遗传资源,为西葫芦抗病毒分子育种提供基因储备,保障西葫芦安全生产,也为病毒病抗性分子机理解析提供理论支持。利用苗期人工接种鉴定,我们筛选获得了高抗与高感ZYMV的西葫芦自交系材料,并对西葫芦ZYMV抗病遗传规律进行了解析。对抗、感材料ZYMV病毒接种诱导后提取总RNA,利用Solexa高通量测序技术进行转录组测序,并对获得的转录组数据进行生物信息学分析,筛查了ZYMV诱导抗病相关基因,并进一步对病毒诱导基因进行了表达谱分析,获得主要研究结果如下:1、获得高抗与高感ZYMV的自交系材料建立了西葫芦ZYMV病毒病苗期人工接种鉴定评价体系,通过对二百余份西葫芦种质材料进行苗期ZYMV病毒接种和性状鉴定,获得6份高抗材料和10份高感材料。2、西葫芦ZYMV抗性性状由一对显性基因控制以高抗自交系CPZR1和高感自交系CPZS1作为亲本,配制了六世代分离群体,利用子叶摩擦接种方法接种两次ZYMV病毒,进行抗、感性状鉴定。结果表明,各世代中抗、感植株的分离比例符合孟德尔理论分离比,西葫芦ZYMV抗性性状由一对显性抗病基因控制。3、转录组测序获得12G以上的高质量测序数据以抗、感自交系为病毒接种材料,以无病毒缓冲液摩擦接种为对照处理。接种24个小时之后,分别取抗病与感病材料的病毒诱导处理与空白缓冲液诱导处理(对照)的真叶提取总RNA,形成4个样品池。建库后进行高通量转录组测序,分别获得了3G以上的高质量测序数据。西葫芦转录组GC含量47%左右,Unigene 73148条,平均长度582.6 bp,长Unigene(≥1K)11108条。并对Unigene进行了编码区预测、蛋白序列分析、功能注释以及表达丰度分析;获得两份材料间可靠SNP位点2287个,SSR位点4129个。4、获得ZYMV抗病相关候选基因33个抗、感材料间ZYMV病毒诱导的差异表达基因有402个(表达量差异1倍以上);抗病材料在病毒诱导与对照处理间差异表达基因有104个。经对差异表达基因的聚类分析、功能注释、处理间表达量比较等分析后筛选获得候选ZYMV抗病相关基因33个,主要涉及病程相关基因、细胞壁形成因子、ATPase亚基编码基因以及生长素相关基因等。利用qPCR对其中15个基因的表达谱进行分析验证,证明了转录组测序结果的可靠性,并进一步明确了这些基因在病毒诱导不同时间的表达特点。5、构建了两个基因的RNAi及植物过表达载体利用RACE技术克隆了2个候选抗病相关基因(CpGp1与CpPr1)的全长序列,并构建了两个基因的RNAi及植物过表达载体。
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