本氏煙對(duì)稻白葉枯病菌和番茄對(duì)葉霉病菌的抗性相關(guān)基因鑒定.pdf

1、基因?qū)蚩剐?gene-for-gene resistance)和非寄主抗性(non-host resistance)是兩種重要的植物抗病性表現(xiàn)形式。植物基因?qū)蚩剐允怯芍参锟共』?resistance gene,R)決定的對(duì)攜帶互補(bǔ)無(wú)毒基因(avirulence gene，Avr)病原物產(chǎn)生的抗性；非寄主抗性是植物種水平上表現(xiàn)出的抗性，是自然界存在最廣泛持久的抗病類型。本論文研究包括兩部分內(nèi)容，第一部分是對(duì)89個(gè)ACE(Avr/

2、Cf ellcited)片段的克隆及序列的生物信息學(xué)分析。第二部分采用病毒誘導(dǎo)基因沉默(virusindueed gene silencing，VIGS)技術(shù)，分析62個(gè)片段相應(yīng)基因在稻白葉枯病菌和番茄Cf/Avr介導(dǎo)的過(guò)敏性反應(yīng)(hypersensitive response，HR)中的作用，篩選潛在的在本氏煙對(duì)水稻白葉枯病菌的非寄主抗性和番茄對(duì)葉霉病菌的基因?qū)蚩剐灾衅鹬匾饔玫幕?。獲得的主要研究結(jié)果如下： 1、克隆了8

3、9個(gè)番茄Cf-4和Cf-9介導(dǎo)的HR產(chǎn)生與否差異表達(dá)的ACE基因片段，序列已登錄GenBank，登錄號(hào)為EL645744-EL645832。這89個(gè)ACE片段中79個(gè)與已知功能的基因有顯著序列同源性，對(duì)應(yīng)基因涉及多種生物學(xué)功能，包括光合作用(20.3％)，代謝(14.7％)，防衛(wèi)反應(yīng)(10.1％)，信號(hào)傳導(dǎo)(10.1％)，HR與細(xì)胞死亡(1.1％)，轉(zhuǎn)錄調(diào)控(10.1％)，蛋白合成(9％)，逆境反應(yīng)(1.1％)，細(xì)胞膜融合與分泌，及膜運(yùn)

4、輸(2.2％)，細(xì)胞多功能(10.1％)等。此外9個(gè)ACE片段(10.1％)同源于功能未知序列，一個(gè)ACE片段(1.1％)與已知序列無(wú)同源性。 結(jié)合本研究克隆的序列以及本實(shí)驗(yàn)室從前克隆的189個(gè)ACE基因片段的研究發(fā)現(xiàn)，ACE基因中38％(106/278)在Avr4/Cf-4 和Avr9/Cf-9介導(dǎo)的HR產(chǎn)生前后表達(dá)的差異(被誘導(dǎo)或被抑制表達(dá))程度有顯著區(qū)別。其中約85％(90/106)在Avr4/Cf-4介導(dǎo)的HR產(chǎn)生前后表

5、達(dá)的差異程度高于Avr9/Cf-9，表明Avr4/Cf-4介導(dǎo)的HR和防衛(wèi)反應(yīng)比Avr9/Cf-9更強(qiáng)烈。編碼與光合作用相關(guān)的ACE基因大多數(shù)下調(diào)表達(dá)，而與代謝、防衛(wèi)反應(yīng)、信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄相關(guān)的基因片段大多數(shù)上調(diào)表達(dá)，表明Cf/Avr 介導(dǎo)的過(guò)敏性反應(yīng)的產(chǎn)生誘導(dǎo)防衛(wèi)反應(yīng)、信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄等活動(dòng)；但抑制光合作用。 本研究克隆的89個(gè)ACE片段中，43個(gè)(NN 36種蛋白)為與本實(shí)驗(yàn)從前克隆的189個(gè)ACE基因片段，以及別的研究組克隆的

6、番茄Cf-4和Cf-9介導(dǎo)的HR產(chǎn)生與否差異表達(dá)的ACRE和ART基因片段沒(méi)有明顯序列相似性的新序列，為進(jìn)一步深入分析番茄抗葉霉菌分子機(jī)理提供新的基因資源和信息。 2、以TRV為載體，采用VIGS技術(shù)，分析T62個(gè)基因在Cf-4/Avr4及水稻白葉枯病菌介導(dǎo)的HR中的作用。這62個(gè)基因片段包括51個(gè)ACE片段以及11個(gè)與泛素介導(dǎo)的蛋白降解途徑的Ca<'2+>信號(hào)傳導(dǎo)相關(guān)的基因片段。結(jié)果顯示：其中12個(gè)基因片段的沉默處理減弱了這兩

7、種HR，因而可能在這兩種HR中起重要作用。這12個(gè)基因分別是編碼木栓化相關(guān)陰離子過(guò)氧化物酶的ACE175，編碼枯草桿菌蛋白酶P69B的ACE150，編碼ERF/AP2轉(zhuǎn)錄因子的ACE43、編碼一種病程相關(guān)蛋白的ACE80、編碼一種脂肪酶的ACE117，編碼未知功能蛋白的ACE35、ACE95和ACE112，以及編碼泛素C-端水解酶的UBH、編碼泛素結(jié)合酶的UBC(AF332958)、UBC(L23762)和編碼泛素融合降解蛋白的UBD。

8、其中，ACE片段35、95、150和175，以及UBH，UBC(AF332958)，UBC(L23762)和UBD等8個(gè)基因片段的沉默顯著減弱TCf-4/Avr4介導(dǎo)的HR，因而相應(yīng)基因可能在Cf-4/Avr4介導(dǎo)的基因?qū)蚩剐灾衅鹱饔茫篈CE片段35、43、80、95、112、117和175，以及UBH，UBC(L23762)，UBD等10個(gè)基因片段的沉默顯著減弱了水稻白葉枯病菌誘導(dǎo)的HR，因而相應(yīng)基因可能在本氏煙對(duì)水稻白葉枯菌非寄