棉花黃萎病是影響我國棉花品質(zhì)和產(chǎn)量提高的主要病害,因此挖掘棉花抗黃萎病的關(guān)鍵基因以及闡明其分子作用機(jī)理非常必要。半胱氨酸蛋白酶基因C1A家族木瓜類半胱氨酸蛋白酶（papain-like cysteine proteases,PLCPs）在植物的廣譜抗病中發(fā)揮著重要作用。本研究利用陸地棉TM-1分析了PLCPs的全基因組進(jìn)化信息,并對家族成員GhRD21-7在棉花抗生物脅迫中的功能進(jìn)行了分析,取得的主要研究結(jié)果如下:1.在陸地棉TM-1基因組中共鑒定到78個(gè)PLCPs成員。利用陸地棉和擬南芥PLCPs構(gòu)建進(jìn)化樹,根據(jù)聚類結(jié)果所有的成員被分成了9個(gè)亞家族,分別命名為亞家族RD21、CEP、XCP、XBCP3、THI、SAG12、RD19、ALP和CTB�；蚪Y(jié)構(gòu)分析顯示不同亞家族成員分別具有特異的結(jié)構(gòu)和保守的motif,說明同一家族成員在進(jìn)化上的保守性和功能上可能的相似性。2.PLCPs的組織表達(dá)模式分析表明PLCPs基因在花瓣和花藥中表達(dá)量最高,其次是10 d纖維、種子萌發(fā)24 h的子葉、莖和開花10 d的胚珠。這些基因在柱頭、子房和根中的表達(dá)量相對較低。表達(dá)模式分析表明共有35個(gè)PLC... 

【文章來源】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
縮略語表
1 前言
    1.1 植物與病原菌的相互作用
        1.1.1 植物的先天免疫系統(tǒng)
        1.1.2 水楊酸和茉莉酸介導(dǎo)的植物抗病反應(yīng)機(jī)制
    1.2 棉花與黃萎病菌的相互作用
        1.2.1 黃萎病及黃萎病菌的致病機(jī)理
        1.2.2 棉花抗黃萎病遺傳機(jī)制
        1.2.3 棉花對黃萎病菌的組織結(jié)構(gòu)抗性和生理生化抗性
        1.2.4 Ve1在棉花抗黃萎病菌中的作用
        1.2.5 激素信號路徑在棉花抗黃萎病菌中的作用
        1.2.6 質(zhì)外體免疫在棉花抗黃萎病菌中的作用
    1.3 植物與害蟲的相互作用
    1.4 木瓜類半胱氨酸蛋白酶的研究進(jìn)展
        1.4.1 木瓜類半胱氨酸蛋白酶的分類和結(jié)構(gòu)
        1.4.2 木瓜類半胱氨酸蛋白酶的功能
    1.5 本研究的目的與意義
2 實(shí)驗(yàn)材料和方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        2.1.1 植物材料
        2.1.2 載體和菌株
    2.2 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.1 陸地棉PLCPs家族的全基因組鑒定
        2.2.2 系統(tǒng)進(jìn)化樹、基因結(jié)構(gòu)及定位、保守序列及蛋白特征分析
        2.2.3 基因的表達(dá)模式分析
        2.2.4 GhRD21-7基因的克隆
        2.2.5 載體的構(gòu)建
        2.2.6 DNA提取和Southern雜交檢測
        2.2.7 RNA提取、反轉(zhuǎn)錄和實(shí)時(shí)定量PCR分析(qRT-PCR)
        2.2.8 黃萎病菌的接種檢測
        2.2.9 病情指數(shù)統(tǒng)計(jì)
        2.2.10 病株剖桿和病原菌恢復(fù)培養(yǎng)
        2.2.11 灰霉接種檢測
        2.2.12 斜紋夜蛾和棉鈴蟲的接蟲實(shí)驗(yàn)
        2.2.13 酵母雙雜實(shí)驗(yàn)
        2.2.14 轉(zhuǎn)錄組分析
3 結(jié)果與分析
    3.1 陸地棉PLCPs家族的鑒定
    3.2 陸地棉PLCPs家族的進(jìn)化分析、保守基序和結(jié)構(gòu)分析
    3.3 陸地棉PLCP基因家族的表達(dá)量分析
        3.3.1 陸地棉中PLCP基因家族的組織表達(dá)模式
        3.3.2 陸地棉中PLCP基因家族的逆境表達(dá)變化分析
        3.3.3 陸地棉中PLCP基因家族在接種黃萎病菌后的表達(dá)變化分析
        3.3.4 陸地棉中PLCP同源基因?qū)Φ谋磉_(dá)變化分析
    3.4 陸地棉GhRD21-7基因及其啟動子的序列分析
    3.5 陸地棉GhRD21-7基因的組織表達(dá)模式和激素、黃萎病菌處理表達(dá)模式
    3.6 GhRD21-7穩(wěn)定轉(zhuǎn)基因株系的獲得和檢測
    3.7 超量表達(dá)GhRD21-7增強(qiáng)了棉花對黃萎病菌抗性
    3.8 GhRD21-7轉(zhuǎn)基因材料對灰霉抗性不顯著
    3.9 GhRD21-7轉(zhuǎn)基因材料對鱗翅目害蟲抗性不顯著
    3.10 超量表達(dá)GhRD21-7的株系對黃萎病菌抗性增強(qiáng)不依賴于茉莉酸信號路徑和水楊酸信號路徑
    3.11 GhRD21-7有自激活效應(yīng)
    3.12 超量表達(dá)GhRD21-7后的轉(zhuǎn)錄組分析
        3.12.1 測序質(zhì)控總覽
        3.12.2 樣本的相關(guān)性分析
        3.12.3 差異表達(dá)基因篩選
        3.12.4 OE154_Mock vs WT_Mock中差異表達(dá)基因的分析
        3.12.5 OE154_V991 vs WT_V991中差異表達(dá)基因的分析
        3.12.6 OE154(V991 vs Mock)vs WT(V991 vs Mock)中差異表達(dá)基因的分析
4 討論
    4.1 陸地棉PLCPs基因家族的鑒定和分析
    4.2 陸地棉PLCPs基因家族響應(yīng)逆境和黃萎病菌的表達(dá)分析
    4.3 PLCPs在植物抗病中的作用
    4.4 超量表達(dá)GhRD21-7株系抗黃萎病菌的分子機(jī)理
    4.5 展望
參考文獻(xiàn)
附錄
    附錄1:表達(dá)載體構(gòu)建
    附錄2:質(zhì)粒的提取
    附錄3:PCR產(chǎn)物純化和酶切產(chǎn)物回收
    附錄4:熱激轉(zhuǎn)化和電擊轉(zhuǎn)化
    附錄5:植物基因組DNA提取
    附錄6:Southern blotting
    附錄7:RNA提取
    附錄8:PDA、Czapek's配方
附表
博士期間發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[3]棉花響應(yīng)黃萎病菌分子機(jī)制的蛋白質(zhì)組學(xué)研究及HDTF1基因的功能鑒定[D]. 高巍.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014
[4]棉花與黃萎病菌的分子互作機(jī)制研究及GbWRKY1基因的功能鑒定[D]. 徐理.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2011
[5]棉花遺傳轉(zhuǎn)化體系的優(yōu)化及突變體的創(chuàng)制[D]. 金雙俠.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2006

碩士論文
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[2]棉酚的提取純化及其對棉鈴蟲、棉黃萎病的生物活性研究[D]. 劉澤輝.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 2008



本文編號：3196585