【摘 要】
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茄子(Solanum melongena L.)是茄科茄属一年生作物,是中国重要蔬菜之一。但茄子易受到青枯病的侵袭,特别是我国南方地区,青枯病是由青枯菌引起的一种土传病害,严重时,损失可达50%及以上。已成为限制茄子生产的重要因素。前人研究表明,NAC转录因子在植物的生长发育并在积极应对高温、冷害、盐碱、病害等环境胁迫过程中发挥重要作用。本课题组在前期研究中,筛选到一个在茄子抗感病材料中表达差异显
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茄子(Solanum melongena L.)是茄科茄属一年生作物,是中国重要蔬菜之一。但茄子易受到青枯病的侵袭,特别是我国南方地区,青枯病是由青枯菌引起的一种土传病害,严重时,损失可达50%及以上。已成为限制茄子生产的重要因素。前人研究表明,NAC转录因子在植物的生长发育并在积极应对高温、冷害、盐碱、病害等环境胁迫过程中发挥重要作用。本课题组在前期研究中,筛选到一个在茄子抗感病材料中表达差异显著的NAC转录因子,SmNAC(Gen Bank:KM435267),青枯菌能够诱导SmNAC的表达,功能鉴定研究结果表明,SmNAC负调控青枯病的抗性,但是SmNAC是如何调控青枯病抗性的,分子调控机理还不清楚。因此本文在此基础上进行了深入、相关研究。主要结果如下:1.运用RNA-Seq技术对茄子抗感病材料分别接种青枯菌与清水进行了转录组测序分析,并应用多重程序和步骤进行de novo组装得到了125,852条contigs。获得了122,508个转录本和68,792个unigenes,并且注释了51,165个无冗余的unigenes。通过RNA-Seq技术,鉴定了接种青枯菌前后的基因表达的变化,分析了不同类型基因的表达水平。分析表明,在接种前抗病材料与感病材料相比有217个基因上调和738个基因下调;感病材料接种前比接种后有5,832个基因上调,6,087个基因下调;抗病材料接种前比接种后有9,048个基因上调,1,137个基因下调;接种后抗病材料与感病材料相比有12,523个基因上调和4,712个基因下调。通过GO分类和KEGG代谢途径注释了基因的功能。2.前期研究表明,SmNAC对茄子青枯病的调控为负调控作用。进一步利用RNAi技术沉默SmNAC,得到SmNAC-RNAi转基因植株,并对转基因植株进行接种青枯菌实验,发现与非转基因植株相比,SmNAC-RNAi转基因植株的叶片未表现出萎蔫症状,而非转基因植株的叶片则表现出萎蔫症状。实验结果表明,沉默SmNAC后,能够增强茄子植株对青枯病的抗性。3.测定了SmNAC-超表达植株和SmNAC-RNAi转基因植株中JA和SA信号途径中相关信号基因的表达量,发现JA的含量及其信号途径中基因(JAR1、Pin2、Lox A)的表达量在SmNAC-超表达植株中升高,而在SmNAC-RNAi植株中的表达量降低;相反,SA的含量及其信号途径中基因(EDS1、Glu A、NPR1、TGA、SGT1、PAD4、PR-1a)的表达量在超表达植株中降低,而在SmNAC-RNAi植株中的表达量升高。同时SmNAC还影响SA合成相关基因ICS1的表达,在SmNAC-超表达植株中,ICS1的表达水平下降,而在SmNAC-RNAi植株中,ICS1的表达水平上升。而对其它三个SA代谢相关基因(PBS3、SAGT1、BSMT1)的表达影响不大。同时施用0.2 m M外源SA可以提高茄子对青枯病的抗性。4.从茄子中克隆了ICS1启动子,并通过软件分析可知ICS1的启动子具有6个NAC结合位点,并通过启动子活性检测,表明其具有启动活性。酵母单杂交结果证实,SmNAC可以与ICS1启动子上的两个结合位点(-1到-370和-550到-750)结合。而双荧光素酶转录活性检测可知,SmNAC通过抑制ICS1启动子的活性来降低ICS1的表达量,从而影响SA的合成。以上结果推断SmNAC通过抑制ICS1的表达来降低SA的积累,从而降低植株对青枯病的抗性。5.根据NCBI数据库设计相关基因引物,从青枯菌DNA中成功克隆了Hrp B、Prh J(hrp G)、Pop P1、Prh A和Pop P2五个基因,分别构建了酵母双杂交载体,通过酵母双杂交实验得出,这五个基因与SmNAC不存在互作关系。
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