早衰對棉花生產(chǎn)危害嚴(yán)重。鏈格孢菌侵染是導(dǎo)致棉花早衰發(fā)生的關(guān)鍵成因之一。為此,發(fā)掘和利用棉花對鏈格孢的抗性是防控棉花早衰的重要途徑。促分裂原活化蛋白激酶(Mitogenactivated protein kinases,MAPK)級聯(lián)途徑是一種重要的信號傳導(dǎo)系統(tǒng),在植物響應(yīng)各種生物和非生物脅迫的過程中起重要作用。為了揭示棉花對鏈格孢抗性產(chǎn)生的信號傳導(dǎo)機(jī)制,本文利用已公布的陸地棉全基因組信息,篩選陸地棉MAPK和MAPKK家族的全部基因,對其進(jìn)行了多序列比對和系統(tǒng)進(jìn)化分析,并利用病毒誘導(dǎo)的基因沉默技術(shù)(VIGS)鑒定了這些基因在棉花抗鏈格孢中的作用。主要研究結(jié)果如下:1.依據(jù)陸地棉全基因組中的基因注釋信息以及多序列比對結(jié)果,篩選出了53個(gè)GhMAPK基因和24個(gè)GhMAPKK基因,并依據(jù)其同源的擬南芥MAPK和MAPKK對它們進(jìn)行了命名。蛋白序列比對結(jié)果顯示,大部分GhMAPK含有植物MAPK特有的T-X-Y基序,僅在Gh_A07G1299(GhMAPK4-3),Gh_D07G1410(GhMAPK4-8)和Gh_A10G2117(GhMAPK17-1)這三個(gè)基因中TX-Y變?yōu)榱薚-X-C;大部分的GhMAPKK含有植物MAPKK特有的保守基序D(I/L/V)K和磷酸化位點(diǎn)S/T-XXXXX-S/T,僅在Gh_D07G0094(GhMAPKK6-2)和Gh_A07G0085(GhMAPKK6-4)中HIK代替了DIK,在Gh_A01G1308(GhMAPKK7-1)和Gh_D01G1562(GhMAPKK7-2)中SXXXXX-N代替了S-XXXXX-S/T。與AtMAPK和AtMAPKK一起構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)化樹顯示,GhMAPK和GhMAPKK家族的所有基因能夠分別聚到AtMAPK和AtMAPKK的A、B、C、D四個(gè)族中。2.構(gòu)建GhMAPK和GhMAPKK基因的沉默載體,利用VIGS技術(shù)研究GhMAPK和GhMAPKK是否參與棉花對鏈格孢的抗性調(diào)控。結(jié)果發(fā)現(xiàn),GhMAPK中的GhMAPK3、GhMAPK7、GhMAPK9、GhMAPK19以及GhMAPKK中的GhMAPKK2、GhMAPKK3、GhMAPKK9基因沉默后,沉默棉花植株的抗病性明顯降低,病情指數(shù)顯著高于野生型對照和空載體對照(P0.05),表明這些基因正調(diào)控棉花對鏈格孢的抗性。3.對于篩選出的正調(diào)控棉花對鏈格孢抗性的4種GhMAPK和3種GhMAPKK,進(jìn)一步利用靶向性沉默策略,研究它們之中各同源基因?qū)︽湼矜呖剐缘恼{(diào)控作用。結(jié)果顯示,正調(diào)控棉花對鏈格孢的抗性的同源基因有:GhMAPK3中的GhMAPK3b(GhMAPK3-2,GhMAPK3-4);GhMAPK7中的GhMAPK7b(GhMAPK7-2,GhMAPK7-5)和GhMAPK7c(GhMAPK7-3,GhMAPK7-6);GhMAPK9中的GhMAPK9a(GhMAPK9-1,GhMAPK9-3)和GhMAPK9b(GhMAPK9-2,GhMAPK9-4);GhMAPK19中的GhMAPK19b(GhMAPK19-2,GhMAPK19-5)和GhMAPK19c(GhMAPK19-3,GhMAPK19-6);GhMAPKK2中的GhMAPKK2a(GhMAPKK2-1,GhMAPKK2-4)和GhMAPKK2b(GhMAPKK2-2,GhMAPKK2-5);GhMAPKK9中GhMAPKK9a(GhMAPKK9-1,GhMAPKK9-2);而其他同源基因GhMAPK3a(GhMAPK3-1,GhMAPK3-3),GhMAPK7a(GhMAPK7-1,GhMAPK7-4),GhMAPK7d(GhMAPK7-7),GhMAPK19a(GhMAPK19-1,GhMAPK19-4),GhMAPKK2c(GhMAPKK2-3,GhMAPKK2-6),GhMAPKK9b(GhMAPKK9-3)并不參與調(diào)控棉花對鏈格孢的抗性。
【學(xué)位單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S435.62
【部分圖文】：

圖 1-1 MAPK 級聯(lián)系統(tǒng)的信號傳導(dǎo)過程 (Danquah, 2014)Fig 1-1 A typical MAPK cascade 級聯(lián)途徑參與植物的生長發(fā)育調(diào)控 級聯(lián)途徑調(diào)控植物氣孔發(fā)育擬南芥中與發(fā)育相關(guān)的一種 MAPKKK，擬南芥的 YODA 突變體，氣孔分布也與野生型不同；而在擬南芥中過表達(dá) YODA，氣al., 2004)。遺傳分析表明 YODA -MKK4/5 -MPK3/6 組成一條信號通ang etal., 2007)。還有研究表明，MKK7/9 作為 MPK3/6 的上游激酶mpard et al., 2009)。SPCH 是 AtMPK3/AtMPK6 的底物，這兩種 M酸化，又可以負(fù)調(diào)控 (Lampard et al, 2008)。SPCH 是與氣孔發(fā)育分生組織母細(xì)胞的不均等分裂 (PillitteriAl, 2007)。 級聯(lián)途徑調(diào)控植物胞質(zhì)分裂 MAPK 級聯(lián)途徑參與植物生長發(fā)育調(diào)控是其在細(xì)胞有絲分裂過程中克隆出的第一個(gè) MAPKKK，NPK1 在細(xì)胞分裂的 M 期被誘導(dǎo)激

業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章胞中的 RNA 聚合酶利用病毒 RNA 與目的片段 RNA 為模板轉(zhuǎn)錄形成大量的 ds 隨后在核酸內(nèi)切酶 Dicer 類似物的作用下被切割成 21~24 nt 左右的 siRNA，這些 si內(nèi)與 Agronaute1(AGO1) 蛋白等結(jié)合形成 RNA 誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體 (RNA-inducedsex，RISC)，RISC 特異地與細(xì)胞質(zhì)中含有目的片段的 mRNA 互作，引發(fā)目的基因的最終導(dǎo)致目的基因沉默，植株表型產(chǎn)生改變 (Brodersen et al., 2008)。

科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第二章陸地棉 MAPK 和 MAPKK 家族基因的篩選與生物信，Gh_A10G2117 (GhMAPK17-1) 中 TDC 代替了 TDY (圖 2-1A)，這種 T-X-C 基、玉米等植物中均未發(fā)現(xiàn)，可能是棉花所特有的。大部分GhMAPKK基因含有植物必須的保守基序 D (I/L/V) K 和磷酸化所必須的磷酸化位點(diǎn) S/T-XXXXX-S/7G0094 (GhMAPKK6-2) 和 Gh_A07G0085 (GhMAPKK6-4) 中 HIK 代替了 D1G1562 (GhMAPKK7-1) 和 Gh_A01G1308 (GhMAPKK7-2) 中 S-XXXXX-N 代X-S/T (圖 2-1B)。這種保守位點(diǎn)中某個(gè)氨基酸出現(xiàn)不同在其他植物中也有報(bào)道， MAPKK10 中 (Chen et al., 2012; Wang et al., 2015)。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2872931