【摘要】：馬鈴薯已超過玉米成為繼水稻、小麥之后的世界第三大糧食作物。2015年初,我國正式啟動馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略,將馬鈴薯作為主糧產(chǎn)品進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化開發(fā),更加突顯出馬鈴薯在我國農(nóng)業(yè)中的重要地位。由致病疫霉(Phytophthora infestans de Bary)引起的晚疫病一直都是馬鈴薯生產(chǎn)中最主要的病害,種植抗病品種是防治該病害最根本、最有效的方法,而馬鈴薯與致病疫霉的互作研究可以為抗病候選基因鑒定及深度揭示馬鈴薯抗病機(jī)制奠定理論基礎(chǔ)。本試驗(yàn)對76份來自國內(nèi)外的馬鈴薯種質(zhì)資源的晚疫病抗性進(jìn)行了評價,并對致病疫霉侵染后的馬鈴薯品種華頌7號做了全基因組抗病基因表達(dá)譜分析,探索了馬鈴薯響應(yīng)致病疫霉菌侵染的親和與非親和分子互作機(jī)制,獲得如下結(jié)果:1、采用組培苗噴霧接菌法和植株葉片離體接種法,利用T30-4(race 1、3、4、5、6、7)、428-2(race5、6、9、blb1、blb2、blb3)、90128(race 未知)、F80029(race未知)、CN152(典型全毒 13_A2 菌株,race 1、3b、4、5、6、7、8、9、10、11)及無毒株89148-9(race 0)共6個晚疫病菌生理小種,對76份馬鈴薯種質(zhì)資源的晚疫病抗性評價表明,有22份表現(xiàn)出不同程度的抗性,其中華頌7號對菌株428-2表現(xiàn)為高抗,葉片背部產(chǎn)生明顯的HR反應(yīng),為非親和互作;對菌株T30-4表現(xiàn)為感病,為親和互作。2、對華頌 7 號接菌 428-2 和 T30-4 后不同時間(0、24、48、72 hpi,hours post inoculation)取樣后進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測序與數(shù)據(jù)分析,構(gòu)建了全基因組范圍內(nèi)抗病基因表達(dá)譜,分析了馬鈴薯與致病疫霉菌親和與非親和互作的分子機(jī)制,篩選出了以下抗病相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子和蛋白激酶基因。(1)馬鈴薯華頌7號在晚疫病菌428-2和T30-4接菌及水對照處理下,差異表達(dá)基因總數(shù)分別為9,290、9,289和8,838個,特有的差異表達(dá)基因分別為920、1,189和740個,共有的差異表達(dá)基因數(shù)為6,794個,說明T30-4誘導(dǎo)的親和互作比428-2誘導(dǎo)的非親和互作啟動更多的基因差異表達(dá)。(2)差異表達(dá)基因的 Gene Ontology(GO)功能富集和 Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)代謝通路結(jié)果顯示,馬鈴薯華頌7號在428-2接菌下的差異表達(dá)基因顯著富集到immune system process、immune response、regulation of defense response等與抗病免疫相關(guān)的GO條目,以及谷胱甘肽代謝、黃酮和黃酮醇生物合成、倍半萜類和三萜類生物合成等KEGG代謝抗氧化途徑;而T30-4處理的差異表達(dá)基因主要富集到翻譯、基因表達(dá)、細(xì)胞大分子生物合成等GO條口,以及與病原菌入侵相關(guān)的磷酸肌醇代謝、磷脂醇信號系統(tǒng)、受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用等KEGG代謝途徑。說明華頌7號在與428-2菌株非親和性互作中啟動了相關(guān)的抗病防衛(wèi)反應(yīng)相關(guān)途徑,誘導(dǎo)了抗病相關(guān)基因的差異表達(dá)。(3)428-2和T30-4接菌處理下,華頌7號中編碼轉(zhuǎn)錄因子的差異表達(dá)基因分別為23和24個,編碼WRKY、bZIP、BHLH、MYB、ERF以及鋅指蛋白類轉(zhuǎn)錄因子等。428-2菌處理下大部分轉(zhuǎn)錄因子基因上調(diào)表達(dá),包括2個WRKY、1個bZIPTGA7、4個AP2/ERF,預(yù)示著在華頌7號與428-2非親和互作中具有正調(diào)控作用。在T30-4菌侵染下編碼轉(zhuǎn)錄因子基因包括TSRF1、WRKY10、ERF13、MYB161、JimC、NLP7-like、TAGL12等,這些基因在寄主馬鈴薯華頌7號與T30-4的親和互作中起重要作用。(4)華頌7號在428-2接菌處理下的78個激酶類差異表達(dá)基因中,上調(diào)和下調(diào)表達(dá)的基因分別為30和48個,且37.2%(29個)和30.8%(24個)激酶類基因于接菌24 h、48 h時差異表達(dá),說明在馬鈴薯華頌7號與428-2的非親和互作中大部分激酶類基因起負(fù)調(diào)控作用,而且大部分激酶類基因在PTI和ETS階段起作用。T30-4接菌處理下,華頌7號中差異表達(dá)的激酶類基因70個,上調(diào)和下調(diào)表達(dá)的基因分別為46和24個,且75.7%的基因(53個)在72h時才差異表達(dá),說明馬鈴薯華頌7號與T30-4的親和互作中大部分激酶類基因起正調(diào)控作用,而且在ETI階段起作用。
【圖文】：

植物和卵菌‘.雙zn互作系統(tǒng)

總體技術(shù)路故圈
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S435.32

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2681866