鈣離子是植物普遍存在的第二信使,在植物生長發(fā)育、調(diào)控次生代謝以及適應(yīng)周圍環(huán)境中起著非常重要的作用。而CDPKs是一種鈣傳感蛋白,既有鈣離子效應(yīng)器結(jié)構(gòu)又有蛋白激酶效應(yīng)器結(jié)構(gòu)域,因此既是受體蛋白又具有酶的活性。CDPK的功能研究較多,在植物的生長發(fā)育、響應(yīng)生物和非生物脅迫中起著重要的調(diào)控作用。蔓菁是十字花科蕓薹屬兩年生草本植物,是青藏高原的傳統(tǒng)作物。青藏高原輻射強(qiáng)烈、溫度低等特點(diǎn)導(dǎo)致蔓菁在青藏高原耐低溫、抗紫外、病蟲害少。然而當(dāng)蔓菁種植在低海拔時,植物病蟲害嚴(yán)重。因此,研究蔓菁抗病機(jī)理至關(guān)重要。本文以蔓菁為研究對象,結(jié)合不同抗性品種,通過生理生化和轉(zhuǎn)錄組學(xué)的方法展開蔓菁CDPK基因家族系統(tǒng)發(fā)育分析;蔓菁不同抗性品種的篩選;CDPKs在蔓菁抗白粉菌中的作用等研究,結(jié)果如下:(1)蔓菁CDPK基因家族系統(tǒng)發(fā)育分析在本研究中,找到了55個蔓菁CDPK基因,并構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹將其分為四個亞家族。染色體定位表明蔓菁CDPK家族是通過片段重復(fù)和基因組重組來擴(kuò)張。另外,基因表達(dá)圖譜顯示不同的CDPK基因在特定的組織和發(fā)育階段特異性表達(dá)。轉(zhuǎn)錄水平分析表明蔓菁CDPK基因參與了生物和非生物脅迫并且同源基因發(fā)生了功能分化。此外,在蔓菁中找到了15個Rboh基因;酵母雙雜的結(jié)果顯示BrrRbohD1與BrrCDPK10互作,BrrRbohD2與BrrCDPK4/7/9/10/17/22/23互作。我們推測蔓菁可能通過激活CDPK基因來調(diào)控RbohD1/2的活性,從而誘導(dǎo)活性氧的積累以及氣孔的關(guān)閉,進(jìn)而阻止了pst DC3000的進(jìn)一步侵染。(2)蔓菁不同抗性品種的篩選在同質(zhì)園實(shí)驗(yàn)中,不同品種蔓菁對白粉菌抗性存在差異,其中B03容易感染白粉病,而B14不易感染白粉病。因此,我們將這兩個品種作為感病和抗病的候選品種。首先根據(jù)形態(tài)學(xué)及分子生物學(xué)手段對植株上的白粉進(jìn)行了鑒定,為白粉菌科(Erysiphaceae)白粉菌屬(Erysiphe)的十字花科白粉菌(Erysiphe cruciferarum)。然后對兩個品種的三個不同時期的樣品進(jìn)行了生理生化以及植物激素檢測分析。結(jié)果表明B03會積累較多的活性氧,而B14具有更強(qiáng)的清除活性氧的能力。我們推測B03產(chǎn)生的過多的活性氧可能對植物造成了二次傷害。植物激素結(jié)果顯示,B03中與植物防御密切相關(guān)的SA、JA和ET三種激素沒有顯著變化,而B14中三種激素呈現(xiàn)顯著上調(diào)的趨勢。因此,植物激素參與病原菌的防御過程可能是B14抗病的因素之一。(3)CDPKs在蔓菁抗白粉菌中的表達(dá)量分析為了進(jìn)一步解析蔓菁抗病的分子機(jī)理,本研究以蔓菁感病品種B03、抗病品種B14為研究材料,利用轉(zhuǎn)錄組測序手段分析了兩個品種中的CDPKs在不同的接種時間的表達(dá)差異。結(jié)果表明蔓菁CDPKs和RbohD基因在B03和B14中的表達(dá)存在差異,其中28個CDPK基因在B14中的起始值高于B03,兩者有28個共同上調(diào)的基因,B03和B14分別有8個和15個特有的上調(diào)基因。RbohD在B03中沒有顯著上調(diào)的趨勢,而在B14中顯著上調(diào)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),在B03特有的上調(diào)基因中沒有與RbohD互作的CDPK基因,而B14中卻有5個互作基因。因此,我們推測蔓菁可能通過激活CDPKs調(diào)控RbohD積累活性氧抑制病原菌,B14還能通過抗氧化系統(tǒng)維持植物體內(nèi)活性氧的平衡從而有效控制白粉菌的侵染,因此,具有更強(qiáng)的抗病性。
【學(xué)位單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S432.23
【部分圖文】：

CDPK的結(jié)構(gòu)

CDPK在植物免疫反應(yīng)中的網(wǎng)絡(luò)信號[61]

蔓菁CDPK系統(tǒng)發(fā)育樹及外顯子-內(nèi)含子結(jié)構(gòu)
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 丁坤峰;譚曉榮;;植物NADPH氧化酶研究進(jìn)展[J];生命科學(xué);2010年08期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 裴冬麗;番茄白粉病抗性反應(yīng)關(guān)鍵基因的鑒定及功能驗(yàn)證[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

本文編號：2838852