桉树抗焦枯病EuPOD和EuPAL基因的克隆与功能分析

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随着工农业的发展及人民生活水平的提高,市场对桉材的需求不断增加,桉材供不应求的矛盾日益突出,而桉树焦枯病对桉树产业造成巨大威胁。因此,提高桉树对焦枯病抗性刻不容缓。本课题组先对福建省收集到的焦枯病菌(Calonectriaspp.)进行分类鉴定和致病性测定,后以抗病种系尾细桉 M1(Eucalyptus urophylla×Eucalyptus tereticornis M1)为材料,从蛋白质组学和差异表达基因层面分析了焦枯病菌胁迫下桉树的响应机制;本研究拟在前期研究的基础上,应用生物信息学方法和功能基因组学手段,从获得的差异表达序列:PAL2、4CL1、WRKY33、AOS、P450、RPM1、POD和HCT中挑选潜在抗病基因Eucalyptus POD(EuPOD)和Eucalyptus PAL(EuPAL),进行生物信息学及在抗、感病桉树种系中的时空表达模式分析,同时构建EuPOD和EuPAL基因的过量表达载体,进行烟草的遗传转化研究,为后续转基因桉树的获得奠定基础。本研究的结果如下:1、以巨桉(Eucalyptus grandis)嫩叶为材料,采用 RNAprep Pure(TIANGEN)、MiniBEST Plant RNA Extraction(TaKaRa)试剂盒、改良CTAB法和改良SDS法,分别提取巨桉总RNA,并以超微量分光光度计、RT-PCR和凝胶电泳对总RNA提取质量进行检验,结果表明:改良SDS法和改良CTAB法均能获得条带清晰、纯度高、效果稳定的高质量总RNA,表明这两种方法均适用于桉树叶片总RNA提取。2、采用RT-PCR检测PAL2、POD、4CL1、WRKY33、AOS、P450、RPM1和HCT等抗病基因在桉树焦枯病菌(C.pseudoreteaudii)侵染条件下表达情况,结果发现:PAL2、RPM1、P450和HCT等基因的诱导表达量均呈现出抗病种系>中感种系>感病种系;PAL2、POD、P450和4CL1等基因上调表达均大于10倍,P450基因受到诱导表达甚至超过20倍,因此,以上抗病相关基因在焦枯病菌侵染桉树时能通过上调表达提高桉树对焦枯病抗性。3、以尾细桉(E.urophylla×E.tereticornis M1)材料,克隆得到一个POD基因和PAL基因的编码序列,并命名为EuPOD和EuPAL。采用neighbor-joining法构建进化树并进行聚类分析,结果表明:EuPOD与EuPAL在进化上与苹果的同源基因亲缘关系最近,同源性达75%以上;与拟南芥的同源性达65%。4、采用Gateway克隆技术与农杆菌介导转化获得阳性克隆转化子。通过与BAX诱导的细胞程序性死亡比较,EuPAL和EuPOD在一定程度上能抑制本氏烟草(Nicotiana Benthamiana)的细胞死亡,这为分析其功能特征以及在植物抗病互作机制研究提供理论依据。
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