【摘要】：枯萎病是危害海島棉生產的重要因素之一,研究枯萎病抗性分子機制將為培育抗病海島棉品種、解決枯萎病對海島棉的危害問題提供堅實的基礎。本研究在前期轉錄組測序的基礎上,對海島棉枯萎病抗性差異表達基因進行分析(Differentially Expressed Gene,DEG);以7個抗病性表現不同的海島棉品種為材料,利用qRT-PCR方法研究抗病差異表達基因在接種0~40 h的表達量差異,分析基因表達量與病情指數的相關性。結果表明,DEG分析得出類黃酮代謝通路相關基因與海島棉枯萎病抗性有關。qRT-PCR分析顯示抗病材料中類黃酮代謝通路關鍵基因的表達量顯著高于感病材料。在接菌后多個時間點,類黃酮代謝通路中的關鍵基因TT7、CHI和DFR在抗病材料中的表達量顯著或極顯著高于感病材料,其中CHI和DFR基因的表達量與病情指數呈顯著負相關。綜上所述,類黃酮代謝通路相關基因對海島棉枯萎病抗性均有影響,且CHI、TT7和DFR基因是關鍵基因。
【圖文】：

1796作物學報第43卷是一個達到峰值后逐漸降低又回升的過程,在感病材料中沒有這種趨勢。FLS(黃酮醇合成酶)(圖1和表5),在接菌后10、28和40h抗病材料的表達量顯著高于感病材料,而其變異系數小于感病材料,說明該基因的表達量在感病材料之間也存在差異。在接菌后該基因的表達量在感病材料中均有下調的趨勢。除DJ-07-136外,抗病材料相對表達量的變化均有上升下降,再上升的趨勢。這8個基因在4個抗病材料中的表達量較感病材料上調更加明顯,尤其是在40h。除4h外,CHI基因在抗病材料中各個時期的表達量均顯著高于感病材料。DFR基因在抗病材料中各時期的相對表達量均顯著高于感病材料。TT7的基因表達量在感病材料中無明顯變化,在抗病材料中后期明顯上調表達。ANR、C4H、DFR和ANS在抗病材料中4h和10h的相對表達量高于18h和28h。CHS、FLS、LDOX和DFR的表達量在抗病材料中均有上調后下調又回升的趨勢,但在感病材料中并無這種趨勢。C4H、CHI和CHS基因在感病材料接菌后4h的表達量有明顯上調,但是在4h之后表達量上調不如抗病材料明顯。2.3抗、感材料間基因表達量方差分析接菌40h后,8個基因在抗、感材料間均有極顯著差異(表6)。在除接菌后4h以外的時期,CHI基因的表達量在抗、感材料間均呈極顯著差異。DFR基因的表達量在抗、感材料之間,除在4h和28h有顯著差異外,在其他時期均有極顯著差異。在抗、感材料之間,TT7基因的表達量在28h和40h有極顯著差異。在方差分析中發(fā)現抗病材料內部以及感病材料內部基因表達量的變異系數較大,但是仍然發(fā)現抗、感材料之間的基因表達量有顯著差異,說明抗、感材料之間的差異極顯著。圖1類黃酮代謝通路相關基因表達水平Fig.1Expressionlevelsofflavonoidmetabolismpathwayrelatedgenes

第12期黃啟秀等:海島棉枯萎病抗性與類黃酮代謝途徑基因表達量的相關性1799圖2棉花中的類黃酮途徑Fig.2FlavonoidspathwayincottonPhenylalanine:苯丙氨酸;Cinnamate:肉桂酸;p-Cinnamate:對香豆酸;p-Cinnamate-CoA:香豆酸輔酶A;Chalcone:查爾酮;Flavanone:黃烷酮;Isoflavones:異黃酮;Isoflavanones:二氫異黃酮類;Dihydroflavonols:二氫黃酮醇;Flavonols:黃酮醇;Anthocyanins:花青素;Anthocyanins:花青素類;Procyanidins:原花青素;Flavan-4-ols:黃烷-4-醇;Flavones:黃酮類;PAL:phenylalanineammonia-lyase,苯丙氨酸解氨酶;C4H:cinnamate4-hydroxylase,肉桂酸羥化酶;4CL:4-coumarate:CoAligase,4-香豆酸:輔酶A連接酶;CHS:chalconesynthase,查爾酮合酶;CHI:chalconeisomerase,查爾酮異構酶;IFS:isoflavonesynthase,異黃酮合酶;IFR:isoflavonereductase,異黃酮還原酶;F3’H:lavanone3’-hydroxylase,類黃酮3’羥化酶;FLS:flavonolsynthase,黃酮醇合酶;DFR:dihydroflavonol-4-reductase,二氫黃酮醇還原酶;ANS:anthocyanidinsynthase,花青素合酶;ANR:anthocyanidinreductase,花青素還原酶;UFGT,UDP-flavonoidglucosyltransferase,UDP類黃酮糖基轉移酶。粗體字示本文所研究的基因。Boldisthegenestudiedinthisarticle.與相關酚類物質能夠保護植物免受微生物浸染[34],所以黃酮含量的增加可以導致棉花獲得抗性。在接菌后各個時間點DFR基因的表達量在抗感材料之間均有顯著或者極顯著差異。根據馬春雷等[35]的研究結果可知,DFR和LAR基因的表達量與茶樹兒茶素質量分數呈一定的正相關。DFR基因的高表達可能會導致兒茶素含量增加。前人研究發(fā)現,在枯萎病菌浸染后棉苗組織中兒茶素質量分數明顯升高,且在抗病品種棉苗組織中的兒茶素質量分數高于感病品種,另外還?
【作者單位】： 新疆農業(yè)大學農學院/新疆農業(yè)大學農業(yè)技術重點實驗室;
【基金】：國家自然科學基金項目(31560409)資助~~
【分類號】：S435.62
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本文編號：2531675