【摘要】：馬鈴薯(Solanum tuberosum L.)為茄科塊莖植物,是僅次于小麥、水稻和玉米的世界第四大重要的糧食作物,且其綠色、健康的特點(diǎn)非常符合現(xiàn)代人們的飲食潮流。馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)也逐漸成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。因此,本研究致力于研究馬鈴薯抗晚疫病相關(guān)的LRR基因與負(fù)責(zé)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)的AAT基因的分析與鑒定。1.馬鈴薯抗晚疫病LRR基因的分析與鑒定目前,我國馬鈴薯平均單產(chǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平,造成這種現(xiàn)象的重要原因之一是馬鈴薯晚疫病的發(fā)生。馬鈴薯野生種中抗病資源豐富,本研究以野生馬鈴薯S.pinnatisectum為研究對象,以感病材料為對照,通過觀察接種晚疫病菌超毒小種后抗/感材料在組織細(xì)胞學(xué)上的差異表現(xiàn),尋找病菌侵染差異時(shí)間點(diǎn),利用RNA-seq進(jìn)行表達(dá)譜分析。研究結(jié)果如下:(1)致病疫霉菌在抗病材料S.pinnatisectum和感病材料S.cardophyllum上皆可完成整個(gè)病程且侵染結(jié)構(gòu)沒有差異,都能夠萌發(fā),形成附著胞和侵染囊泡,進(jìn)一步形成胞間菌絲和吸器,之后進(jìn)入腐生階段,形成孢囊梗和孢囊。(2)致病疫霉菌在抗病材料上的病程顯著滯后于感病材料,具體表現(xiàn)為:接種后6h,病菌菌絲已經(jīng)擴(kuò)展至感病材料的海綿組織,占觀察位點(diǎn)的15.4%,而在抗病材料上幾乎沒有觀察到進(jìn)入海綿組織的菌絲;接種后9 h,感病材料上侵染至海綿組織的位點(diǎn)已經(jīng)占到50%,而在抗病材料上僅有5.8%;接種后12 h,感病材料上病菌已經(jīng)擴(kuò)展至柵欄組織,占觀察位點(diǎn)的24.8%,在抗病材料上,僅有1.2%;接種后72 h,在感病材料上可以觀察到大量孢囊梗和孢囊,但抗病材料上,很少觀察到繁殖體產(chǎn)生。(3)致病疫霉菌侵染后,抗/感病材料在組織學(xué)上表現(xiàn)出顯著差異,具體表現(xiàn)為:接種后6 h,抗病材料的表皮細(xì)胞在病菌侵染點(diǎn)處被臺盼藍(lán)染色加深,而感病材料極少觀察到此現(xiàn)象,懷疑與抗病反應(yīng)有關(guān);接種后12 h,抗病材料上受病菌侵染的海綿組織細(xì)胞出現(xiàn)了明顯的壞死,但在感病材料上尚未觀察到該現(xiàn)象;接種后72 h,抗病材料接種點(diǎn)處出現(xiàn)肉眼可見的壞死斑,而感病材料上則出現(xiàn)肉眼可見的病斑和病征。(4)對接種致病疫霉菌后0、6、9和12 h的抗/感材料進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序分析,結(jié)果顯示:抗/感病葉片中共檢測到LRR類基因2107個(gè)。對接種后不同時(shí)間點(diǎn)差異表達(dá)的LRR基因的聚類表達(dá)分析發(fā)現(xiàn),在接種后各時(shí)間點(diǎn)抗/感病材料中均有LRR基因基因表達(dá),其中有91個(gè)在抗病材料中上調(diào)表達(dá)明顯。2.馬鈴薯氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)AAT基因的分析與鑒定利用生物信息學(xué)方法和已公布的馬鈴薯測序數(shù)據(jù)庫,鑒定一類與馬鈴薯品質(zhì)相關(guān)的家族基因,即馬鈴薯氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體家族基因(StAATs)。對這類基因的結(jié)構(gòu)和表達(dá)水平等進(jìn)行分析,并通過qRT-PCR方法驗(yàn)證部分StAAT基因在栽培品種夏波蒂中的表達(dá)模式。研究主要結(jié)果如下:(1)預(yù)測可能的StAAT基因。具體結(jié)果為:利用三種生物信息學(xué)方法共搜集并預(yù)測出72個(gè)StAAT基因。AAT基因基于與三個(gè)物種的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系被分為12個(gè)亞家族,分布在馬鈴薯的12條染色體上。馬鈴薯亞家族基因之間基因結(jié)構(gòu)相似,與擬南芥和水稻的同類型亞家族基因結(jié)構(gòu)也類似。(2)基因復(fù)制現(xiàn)象對AAT家族基因的擴(kuò)張和生物學(xué)功能的多樣化都具有重要的意義。具體為:接近1/3的StAAT基因來源于基因復(fù)制,其中串聯(lián)復(fù)制基因數(shù)約是片段復(fù)制基因的5倍。這些復(fù)制基因之間的表達(dá)模式不盡相同,出現(xiàn)了基因功能沉默,功能重復(fù)和功能異化等現(xiàn)象。(3)基因表達(dá)譜和qRT-PCR分析發(fā)現(xiàn),大部分StAAT基因表現(xiàn)出組織特異性。特別是StAAP和StAUX兩個(gè)亞家族成員可能參與了塊莖中氨基酸的運(yùn)輸和積累。
【圖文】：

圖 1-1 致病疫霉Fig.1-1 Phytophthora infestans孢囊梗和孢子囊；3、4.孢子囊；5.空孢子囊內(nèi)留有一休止孢子 6.游動(dòng)孢子；7.休止孢子；發(fā)。（引自百度百科）ysts and sporangia; 3,4. Sporangia; 5. vacuole cysts left with a spore spores ; 6. zoospore; 7. susore; 8. suspended spores germination. (From Baidu Encyclopedia) 馬鈴薯晚疫病的發(fā) 與危馬鈴薯晚疫病流行發(fā)生的主要因素是低溫高濕的氣候條件，特別在日暖夜涼，在 95%以上的環(huán)境（李拴曹等，2015）。致病疫霉菌菌絲的生長和產(chǎn)孢都受溫菌絲適宜生長的溫度為 17-19℃（Harrison et a1.,1992）。病菌產(chǎn)孢的適宜溫度-22.5℃（Kable et a1., 1980；Ruckstuhi et a1., 1996）。病菌孢囊的形成和萌發(fā)度影響（Weille et a1.,1963；Cao et a1.,1996）。目前，全球每年因晚疫病造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá) 67 億美元，占到了馬鈴薯 15％左右（Haas et a1., 2009；Li et a1., 2011）。我國每年因感染晚疫病而導(dǎo)致到 20-35％（謝從華 2012），年均直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 80 億元人民幣。晚疫病在

圖 2-1 接種后不同時(shí)間病菌在抗/感病葉片上的萌發(fā)和入侵。圖 A-B 接種后 3 h 病菌在葉片上發(fā)；圖 C-D 接種后 6 h，，病菌在葉片上形成初侵染；圖 E-F 接種后 9 h，病菌入侵至感病材料綿細(xì)胞，而停留在抗病材料的表皮細(xì)胞；圖 G-H 接種后 12 h，病菌在感病材料的海綿細(xì)胞形量胞間菌絲，而引起抗病材料海綿細(xì)胞的壞死。標(biāo)尺=10μm。S:感��；R:抗病。A:附著胞；E:細(xì)胞；Gt：芽管；HR:過敏性壞死；M:葉肉細(xì)胞； Ih:侵染菌絲；It:胞間菌絲； Z:游動(dòng)孢子Fig.2-1 The germination and infection of Phytophthora infestans on the excised leaves at different tpost inculation. The Fig. A-B The germination of zoospores at 3 h post-inoculation. Fig. C-D The priinfection of zoospores at 6 h post-inoculation. Fig. E-F The proportion of hyphae extended into spotissue at 9 h post inoculation. Fig. G-H The pathogen had been expanded into palisade tissue on susceleaves, while the resistant leaves obvious cell death at 12 h post inoculation. Bar=10μm.A: appresso
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S435.32

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本文編號：2536528