同时超表达AtMYC1和AtTGA1a及AtTRF7对黄萎病抗性的影响及作用机制

来源 :西南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:smailfish2006
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转录因子(transcription factor)是一类能与基因上游特定序列结合,从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子。有的转录因子与植物生长发育密切相关,而有的转录因子则参与植物响应多种环境胁迫。研究表明AtMYC1、AtTGA1a和AtTRF7在植物防御反应中起调节作用,其中AtMYC1主要在JA(茉莉酸)信号途径中起着重要作用,而AtTGA1a和AtTRF7则主要在SA(水杨酸)信号途径中起着调控作用,但是通常情况下SA和JA防御信号是相互拮抗的。双分子荧光互补实验表明,AtMYC1与AtTGA1a及AtTRF7之间存在较强的互作信号。黄萎病是一种由兼性营养型病原菌引起的土传维管束病害,植物对黄萎病菌的防御中SA和JA信号均起着重要作用。这些调控相互拮抗信号途径的转录因子在植物中超表达对黄萎病抗性的影响及其作用机制还需要进一步了解和探索。本论文以拟南芥和烟草为材料,利用共转化和杂交的方法获得双基因转基因植株,并对离体叶片和完整植株进行抗病鉴定,明确AtMYC1和AtTGA1a及AtTRF7对黄萎病抗性的影响,并进一步检测转录因子水平提高后防御信号途径标记基因表达水平的变化规律,以探索调控相互拮抗信号途径的转录因子对黄萎病抗性的可能作用机制,得到的主要结果如下:1.组成型表达AtMYC1/AtTRF7和AtMYC1/AtTGA1a提高拟南芥和烟草对黄萎病的抗性(1)同时组成型表达AtMYC1/AtTRF7基因提高拟南芥和烟草对黄萎病的抗性共转化获得同时组成型表达AtMYC1和AtTRF7基因,以及AtMYC1和AtTRF7单基因的转基因拟南芥和烟草。转基因拟南芥植株灌根接种黄萎病菌11 d,野生型拟南芥的病情指数为62.92,AtMYC1-AtTRF7-6、AtMYC1-AtTRF7-7和AtMYC1-AtTRF7-10株系的病情指数分别为36.68、33.60和44.38,而AtMYC1-13、AtMYC1-26、AtTRF7-1和AtTRF7-11株系的病情指数分别为58.65、50.56、46.41和44.31。结果显示,AtMYC1/AtTRF7双基因转基因拟南芥的病情指数低于单基因转基因拟南芥,所有转基因拟南芥的病情指数均显著低于野生型对照。利用离体叶片接种进行抗病鉴定也获得了同样的结果。同样利用灌根接种法,检测AtMYC1和AtTRF7转基因烟草及其杂交F1代对黄萎病的抗性,结果显示,WT、AtMYC1-7、AtMYC1-9、AtTRF7-4、AtTRF7-4×AtMYC1-7和AtTRF7-4×AtMYC1-9的病情指数分别为71.34、58.77、56.22、61.35、26.04和43.75。AtMYC1/AtTRF7双基因转基因烟草的病情指数极显著低于单基因转基因烟草,所有转基因烟草的病情指数均显著低于野生型对照。结果表明,组成型表达AtMYC1/AtTRF7能够进一步提高拟南芥和烟草对黄萎病的抗性。(2)同时组成型表达AtMYC1/AtTGA1a基因提高拟南芥和烟草对黄萎病的抗性共转化获得同时组成型表达AtMYC1和AtTGA1a基因,以及AtMYC1和AtTGA1a单基因的转基因拟南芥和烟草。转基因拟南芥植株灌根接种黄萎病菌11 d,野生型拟南芥的病情指数为62.92,AtMYC1-AtTGA1a-2、AtMYC1-AtTGA1a-15和AtMYC1-AtTGA1a-23株系的病情指数分别为28.75、23.16和48.81,而AtMYC1-13、AtMYC1-26、AtTGA1a-7和AtTGA1a-10株系的病情指数分别为58.65、50.56、54.59和48.09。结果显示,AtMYC1/AtTGA1a双基因转基因拟南芥的病情指数低于单基因转基因拟南芥,所有转基因拟南芥的病情指数均显著低于野生型对照。利用离体叶片接种进行抗病鉴定也获得了同样的结果。同样利用灌根接种法,检测AtMYC1和AtTGA1a转基因烟草及其杂交F1代对黄萎病的抗性,结果显示,WT、AtMYC1-7、AtMYC1-9、AtTGA1a-6、AtTGA1a-6×AtMYC1-7和AtTGA1a-6×AtMYC1-9的病情指数分别为71.34、58.77、56.22、38.75、37.50和20.83。AtMYC1/AtTGA1a双基因转基因烟草的病情指数低于单基因转基因烟草,所有转基因烟草的病情指数均显著低于野生型对照。结果表明,组成型表达AtMYC1/AtTGA1a能够进一步提高拟南芥和烟草对黄萎病的抗性。2.瞬时表达AtMYC1/AtTRF7和AtMYC1/AtTGA1a均更好地提高棉花对黄萎病菌的抗性利用渗透注射的方法获得瞬时表达AtMYC1/AtTRF7和AtMYC1/AtTGA1a双基因,以及AtMYC1、AtTRF7和AtTGA1a单基因的棉花子叶,同时利用渗透注射方法接种黄萎病菌,接种5 d,只注射无目的基因的农杆菌对照(CK)的病情指数为66.1,AtMYC1/AtTGA1a和AtMYC1/AtTRF7转化的棉花叶片病情指数分别为32.18和35.61,AtMYC1、AtTGA1a和AtTRF7分别为49.23、52.86和44.41。结果显示,双基因的转基因叶片病情指数都明显低于单基因的转基因叶片和CK的病情指数,且单基因的也低于CK的。表明:AtMYC1/AtTRF7和AtMYC1/AtTGA1a能更好提高棉花对黄萎病的抗性。3.AtMYC1/AtTGA1a激活了SA、JA和NO等防御信号途径利用Real-time PCR方法检测了转基因烟草和拟南芥中SA、JA和NO等防御反应标记基因转录表达水平。结果显示,AtTGA1a转基因拟南芥和烟草株系中,只有ICS1或PR1的表达水平高于野生型对照。AtMYC1转基因拟南芥或烟草株系中,主要有LOX 2或NOS1的相对表达量高于野生型对照。而在AtMYC1/AtTGA1a转基因拟南芥和烟草株系中,PR1、ICS1、LOX 2、NOS1或HIN1的相对表达量均较高于野生型对照。表明,转录因子AtTGA1a可以激活SA信号途径;AtMYC1能影响SA和JA信号途径;而AtMYC1和AtTGA1同时存在时,不仅可以激活SA信号途径,还可以激活JA、NO信号途径和过敏反应,进而更有效提高拟南芥和烟草对黄萎病菌的抗性。本研究证明了AtMYC1和AtTGA1a,AtMYC1和AtTRF7能进一步提高烟草和拟南芥对黄萎病的抗性,并探索了抗性提高的作用机制,为兼性营养型病原菌的防御研究提供依据。
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