海島棉脂肪酶基因GbEDS1抗黃萎病功能及分子機(jī)制.pdf

1、棉花是世界上重要的纖維作物和油料作物。黃萎病是伴隨棉花整個(gè)生育期的主要病害之一，嚴(yán)重影響棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)。抗黃萎病功能基因的挖掘及抗病機(jī)制研究是棉花種質(zhì)創(chuàng)新亟需解決的關(guān)鍵問題之一。本實(shí)驗(yàn)室前期從黃萎病菌誘導(dǎo)下的海島棉全長(zhǎng)cDNA文庫(kù)和轉(zhuǎn)錄組文庫(kù)中篩選到GbEDS1，并初步證明GbEDS1基因能夠提高擬南芥對(duì)黃萎病菌的抗性，但該基因發(fā)揮抗病功能的分子機(jī)制及在棉花中的功能尚未深入研究。本論文將開展以下幾方面的研究:(1)以已經(jīng)獲得的轉(zhuǎn)Gb

2、EDS1擬南芥T4代純合株系為材料，從分子生物學(xué)、細(xì)胞學(xué)、生理生化和表型水平解析GbEDS1抗病分子機(jī)制;(2)利用病毒介導(dǎo)的基因沉默技術(shù)干擾棉花內(nèi)源EDS1的表達(dá)，研究對(duì)黃萎病抗性的影響及關(guān)聯(lián)的信號(hào)通路、產(chǎn)物的變化。獲得主要的研究結(jié)果如下:
　　1.棉花EDS1基因高度保守，GbEDS1基因序列與GrEDS1同源性為99％，與GhEDS1和GaEDS1同源性分別為98％和97％。GbEDS1基因啟動(dòng)子區(qū)預(yù)測(cè)含有抗病、抗氧化、干旱

3、、激素調(diào)控等多種調(diào)控元件。
　　2.轉(zhuǎn)GbEDS1基因擬南芥表現(xiàn)出對(duì)黃萎病抗性增強(qiáng)。接種黃萎病菌后，轉(zhuǎn)基因擬南芥的病指為46.42～50.00，顯著低于野生型對(duì)照的病指(73.15)。
　　3.轉(zhuǎn)基因擬南芥和野生型擬南芥在接菌后SA含量都呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。而轉(zhuǎn)基因擬南芥的SA含量在接菌前后(48 hpi除外)均高于野生型，并且在0、6、12和36 hpi分別達(dá)到顯著或極顯著水平;轉(zhuǎn)GbEDS1基因擬南芥顯著提高了植株體內(nèi)H2O

4、2的水平，并且在0、6和12 hpi顯著高于野生型對(duì)照;轉(zhuǎn)GbEDS1基因擬南芥的POD酶活低于野生型對(duì)照，并且在0和48 hpi達(dá)到極顯著水平。
　　4.利用VIGS方法抑制GbEDS1基因的表達(dá)，對(duì)GbEDS1沉默的棉花進(jìn)行接菌，抗病性調(diào)查顯示GbEDS1沉默棉株開始發(fā)病的時(shí)間較對(duì)照植株提前，25 dpi沉默GbEDS1棉株病情指數(shù)(69.95)顯著高于對(duì)照植株(42.27)，表明抑制GbEDS1基因表達(dá)顯著降低了植株的抗病性

5、。生化物質(zhì)測(cè)定表明抑制GbEDS1基因表達(dá)，棉株體內(nèi)SA和H2O2較對(duì)照顯著降低。
　　5.qPCR分析顯示，GbEDS1超量表達(dá)、GbEDS1抑制表達(dá)和野生型植株中SA路徑相關(guān)基因都呈現(xiàn)統(tǒng)一的表達(dá)趨勢(shì):與0 hpi相比，接菌后超表達(dá)擬南芥和野生型對(duì)照中AtEDS1和AtNDR1都顯著上調(diào);與野生型對(duì)照相比，超量表達(dá)GbEDS1的株系中AtEDS1和AtNDR1表達(dá)水平顯著提高。與上述結(jié)果相反，在GbEDS1抑制表達(dá)植株中，棉花E