CmLOX10和CmLOX13在調(diào)控薄皮甜瓜耐旱及抗白粉病中的作用機(jī)制
發(fā)布時(shí)間：2021-07-31 23:55
薄皮甜瓜（Cucumis melo var.makuwa Makino）是重要的水果型蔬菜,在我國(guó)和東亞國(guó)家廣泛種植。其根系較淺,葉片大而薄,對(duì)水分需求量大,灌水不足或灌溉不及時(shí)常使甜瓜產(chǎn)量和品質(zhì)下降。白粉病是甜瓜生產(chǎn)上經(jīng)常發(fā)生的病害之一,由于白粉病發(fā)生而造成農(nóng)藥大量使用,污染了環(huán)境,降低了產(chǎn)品的安全性。因此,提高薄皮甜瓜的抗旱和抗白粉病能力對(duì)于甜瓜產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展有重要意義。光信號(hào)是植物生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ),適當(dāng)程度的光強(qiáng),尤其是紅光（Red light,RL）可以提高植物的防御反應(yīng),但紅光與薄皮甜瓜的防御反應(yīng)間的關(guān)系還鮮有報(bào)道。脂氧合酶（Lipoxygenase,LOXs,EC 1.13.11.12）廣泛參與植物的生長(zhǎng)發(fā)育、果實(shí)成熟衰老和逆境脅迫等過程,但薄皮甜瓜中脂氧合酶家族基因在抗逆中的作用機(jī)制還不清楚。課題組前期從甜瓜基因組網(wǎng)站鑒定出18個(gè)LOX家族基因（CmLOX01-18）。本論文以薄皮甜瓜‘玉美人’為研究材料,通過RT-qPCR分析選出在干旱脅迫下表達(dá)模式不同的CmLOX10和CmLOX13進(jìn)行干旱脅迫下（控水處理）的機(jī)制研究;篩選出誘導(dǎo)防御薄皮甜瓜白粉病的適宜紅光光強(qiáng)和時(shí)間,利...
【文章來源】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)遼寧省
【文章頁數(shù)】：98 頁
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
LOXs代謝途徑（曹嵩曉，2016）
似位點(diǎn)5’-CACATG-3’和5’-CACGTT-3’結(jié)合（Dombrechtetal.,2007）。當(dāng)茉莉酸含量較低時(shí)，JAZ蛋白和MYC2蛋白結(jié)合在一起，MYC2蛋白不能結(jié)合下游茉莉酸類響應(yīng)基因；當(dāng)環(huán)境中茉莉酸類含量升高時(shí)，激活SCFCOI蛋白復(fù)合體，與MYC2競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合JAZ蛋白，導(dǎo)致被26S蛋白酶體識(shí)別降解。被釋放的MYC2蛋白能與下游茉莉酸響應(yīng)基因啟動(dòng)子結(jié)合，從而調(diào)控相應(yīng)的生理過程，模型如下圖（Chicoetal.,2008;Chinietal.,2007;Thinesetal.,2007）。由此說明MYC2轉(zhuǎn)錄因子蛋白在茉莉酸信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中處于核心調(diào)控位置，直接影響下游響應(yīng)基因的表達(dá)。圖1-2茉莉酸類激素響應(yīng)核心調(diào)控模型（沈乾，2012）Fig.1-2ThecoreregulationpathwayinJAsinducedresponse前人研究表明，JA生物合成也受JA信號(hào)反饋調(diào)控。JA生物合成基因LOX2和AOS是由擬南芥中的MeJA誘導(dǎo)的（Sasakietal.,2001）。AtMYC2通過直接與JA生物合成和
沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文29圖2-1PEG6000處理下薄皮甜瓜18個(gè)脂氧合酶基因表達(dá)將18SrRNA作為內(nèi)參基因Fig.2-1ExpressionpatternoftheLOXsgenesunder8%PEG6000treatmentinorientalmelon.Theexpressionof18SrRNAwasusedasinternalcontrol.2.2.2CmLOX10和CmLOX13在ABA和JA條件下的表達(dá)模式分析干旱脅迫會(huì)會(huì)影響植物激素狀態(tài)，而ABA和JA是參與干旱脅迫的兩個(gè)重要的激素（Osakabeetal.,2014）。因此，我們對(duì)CmLOX10和CmLOX13在激素ABA和JA處理下的表達(dá)模式進(jìn)行分析。RT-qPCR結(jié)果顯示，CmLOX10受到MeJA快速且強(qiáng)烈的誘導(dǎo)，上調(diào)表達(dá)倍數(shù)達(dá)到一千倍以上，但不響應(yīng)ABA處理（圖2-2A）。CmLOX13的表達(dá)量分別在ABA處理后的3h和12h上調(diào)2倍以上，但在MeJA處理后的24h內(nèi)均沒有發(fā)生顯著的變化（圖2-2B）。這些結(jié)果表明CmLOX10能響應(yīng)JA信號(hào)但不響應(yīng)ABA信號(hào)，而CmLOX13與CmLOX10相反，響應(yīng)ABA信號(hào)而不響應(yīng)JA信號(hào)，這也說明二者可能作用機(jī)制不同。圖2-2CmLOX10和CmLOX13在ABA和JA條件下的表達(dá)模式分析對(duì)“四葉一心期”薄皮甜瓜幼苗進(jìn)行ABA（100μM）和MeJA（100μM）處理。（A）CmLOX10基因表達(dá)，（B）CmLOX13基因表達(dá)，將18SrRNA作為基因相對(duì)表達(dá)的內(nèi)參基因。圖示數(shù)據(jù)為三個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的平均值±SD。Fig.2-2TheCmLOX10andCmLOX13genesexpressionpatternatdifferenttimesaftertreatedwithABAandJAinorientalmelonleaves“Fourleavesstage”orientalmelonseedlingsweresubjectedtohormoneABA(100μM)andMeJA(100μM)treatments.(A)TheexpressionofCmLOX10(B)TheexpressionofCmLOX13.Therelativeexpressionofthegeneswasused18SrRNAasinternalcontrolgene.Datashownaremeans±SDofthreeindependentexperiments.
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]The cotton WRKY transcription factor GhWRKY70 negatively regulates the defense response against Verticillium dahliae[J]. Xianpeng Xiong,Shichao Sun,Yanjun Li,Xinyu Zhang,Jie Sun,Fei Xue. The Crop Journal. 2019(03)
[2]利用緊密連鎖抗白粉病基因的SSR標(biāo)記鑒定甜瓜種質(zhì)[J]. 李思怡,盧浩,趙莉,李冠. 分子植物育種. 2016(09)
[3]Effects of abiotic stress and hormones on the expressions of five13-CmLOXs and enzyme activity in oriental melon（Cucumis melo var.makuwa Makino）[J]. LIU Jie-ying,ZHANG Chong,SHAO Qi,TANG Yu-fan,CAO Song-xiao,GUO Xiao-ou,JIN Ya-zhong,QI Hong-yan. Journal of Integrative Agriculture. 2016(02)
[4]Effect of exogenous application of salicylic acid on the drought stress responses of Gardenia jasminoides[J]. XiaMei Yao,Jing Ma,Jing Ji,Chun Ou,WenQiang Gao. Sciences in Cold and Arid Regions. 2016(01)
[5]野生甜瓜MLO基因突變體對(duì)白粉病菌的抗性分析[J]. 程鴻,孔維萍,呂軍芬,李繼平. 園藝學(xué)報(bào). 2015(08)
[6]植物應(yīng)答低溫脅迫的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)展[J]. 劉輝,李德軍,鄧治. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué). 2014(18)
[7]小麥白粉病發(fā)生氣象條件和氣象預(yù)報(bào)研究進(jìn)展[J]. 鄭秋紅,楊霏云,朱玉潔. 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象. 2013(03)
[8]植物對(duì)逆境的響應(yīng)機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 張亞軍,王麗學(xué),陳超,王堃. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào). 2011(09)
[9]SA、MeJA、ACC和蘋果輪紋病病原菌誘導(dǎo)湖北海棠MhWRKY1基因的表達(dá)[J]. 張計(jì)育,佟兆國(guó),高志紅,羅昌國(guó),渠慎春,章鎮(zhèn). 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué). 2011(05)
[10]切割傷害對(duì)油桃果實(shí)后熟軟化及乙烯合成的影響[J]. 姜愛麗,馬艷,胡文忠,田密霞,劉程惠. 食品科學(xué). 2010(02)
博士論文
[1]甜高粱隱花色素CRYPTOCHROME1a和CRYPTOCHROME1b的功能、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制及脅迫響應(yīng)分析[D]. 周婷婷.吉林大學(xué) 2017
[2]薄皮甜瓜脂氧合酶CmLOX10和CmLOX13的原核表達(dá)、生化特性及啟動(dòng)子分析[D]. 曹嵩曉.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[3]甜瓜抗白粉病基因Pm-2F的精細(xì)定位與克隆[D]. 張春秋.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2012
[4]甜瓜白粉病抗性遺傳分析及相關(guān)基因SSR標(biāo)記[D]. 馬鴻艷.東北林業(yè)大學(xué) 2011
碩士論文
[1]薄皮甜瓜CmLOX10在植物成熟衰老和干旱響應(yīng)中的作用[D]. 廖晶晶.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018
[2]甜瓜CmLOX09對(duì)逆境脅迫、激素和信號(hào)物質(zhì)的響應(yīng)及對(duì)番茄的遺傳轉(zhuǎn)化[D]. 鞠立君.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[3]白粉病菌對(duì)甜瓜幼苗葉片DNA甲基化和轉(zhuǎn)錄組的影響[D]. 閆偉浩.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[4]接種枯萎病菌對(duì)甜瓜脂氧合酶活性及CmLOXs表達(dá)的影響[D]. 邵琪.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[5]甜瓜抗枯萎病、白粉病、蔓枯病分子標(biāo)記輔助選擇[D]. 林琳.浙江大學(xué) 2015
本文編號(hào)：3314428
【文章來源】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)遼寧省
【文章頁數(shù)】：98 頁
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
LOXs代謝途徑（曹嵩曉，2016）
似位點(diǎn)5’-CACATG-3’和5’-CACGTT-3’結(jié)合（Dombrechtetal.,2007）。當(dāng)茉莉酸含量較低時(shí)，JAZ蛋白和MYC2蛋白結(jié)合在一起，MYC2蛋白不能結(jié)合下游茉莉酸類響應(yīng)基因；當(dāng)環(huán)境中茉莉酸類含量升高時(shí)，激活SCFCOI蛋白復(fù)合體，與MYC2競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合JAZ蛋白，導(dǎo)致被26S蛋白酶體識(shí)別降解。被釋放的MYC2蛋白能與下游茉莉酸響應(yīng)基因啟動(dòng)子結(jié)合，從而調(diào)控相應(yīng)的生理過程，模型如下圖（Chicoetal.,2008;Chinietal.,2007;Thinesetal.,2007）。由此說明MYC2轉(zhuǎn)錄因子蛋白在茉莉酸信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中處于核心調(diào)控位置，直接影響下游響應(yīng)基因的表達(dá)。圖1-2茉莉酸類激素響應(yīng)核心調(diào)控模型（沈乾，2012）Fig.1-2ThecoreregulationpathwayinJAsinducedresponse前人研究表明，JA生物合成也受JA信號(hào)反饋調(diào)控。JA生物合成基因LOX2和AOS是由擬南芥中的MeJA誘導(dǎo)的（Sasakietal.,2001）。AtMYC2通過直接與JA生物合成和
沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文29圖2-1PEG6000處理下薄皮甜瓜18個(gè)脂氧合酶基因表達(dá)將18SrRNA作為內(nèi)參基因Fig.2-1ExpressionpatternoftheLOXsgenesunder8%PEG6000treatmentinorientalmelon.Theexpressionof18SrRNAwasusedasinternalcontrol.2.2.2CmLOX10和CmLOX13在ABA和JA條件下的表達(dá)模式分析干旱脅迫會(huì)會(huì)影響植物激素狀態(tài)，而ABA和JA是參與干旱脅迫的兩個(gè)重要的激素（Osakabeetal.,2014）。因此，我們對(duì)CmLOX10和CmLOX13在激素ABA和JA處理下的表達(dá)模式進(jìn)行分析。RT-qPCR結(jié)果顯示，CmLOX10受到MeJA快速且強(qiáng)烈的誘導(dǎo)，上調(diào)表達(dá)倍數(shù)達(dá)到一千倍以上，但不響應(yīng)ABA處理（圖2-2A）。CmLOX13的表達(dá)量分別在ABA處理后的3h和12h上調(diào)2倍以上，但在MeJA處理后的24h內(nèi)均沒有發(fā)生顯著的變化（圖2-2B）。這些結(jié)果表明CmLOX10能響應(yīng)JA信號(hào)但不響應(yīng)ABA信號(hào)，而CmLOX13與CmLOX10相反，響應(yīng)ABA信號(hào)而不響應(yīng)JA信號(hào)，這也說明二者可能作用機(jī)制不同。圖2-2CmLOX10和CmLOX13在ABA和JA條件下的表達(dá)模式分析對(duì)“四葉一心期”薄皮甜瓜幼苗進(jìn)行ABA（100μM）和MeJA（100μM）處理。（A）CmLOX10基因表達(dá)，（B）CmLOX13基因表達(dá)，將18SrRNA作為基因相對(duì)表達(dá)的內(nèi)參基因。圖示數(shù)據(jù)為三個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的平均值±SD。Fig.2-2TheCmLOX10andCmLOX13genesexpressionpatternatdifferenttimesaftertreatedwithABAandJAinorientalmelonleaves“Fourleavesstage”orientalmelonseedlingsweresubjectedtohormoneABA(100μM)andMeJA(100μM)treatments.(A)TheexpressionofCmLOX10(B)TheexpressionofCmLOX13.Therelativeexpressionofthegeneswasused18SrRNAasinternalcontrolgene.Datashownaremeans±SDofthreeindependentexperiments.
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]The cotton WRKY transcription factor GhWRKY70 negatively regulates the defense response against Verticillium dahliae[J]. Xianpeng Xiong,Shichao Sun,Yanjun Li,Xinyu Zhang,Jie Sun,Fei Xue. The Crop Journal. 2019(03)
[2]利用緊密連鎖抗白粉病基因的SSR標(biāo)記鑒定甜瓜種質(zhì)[J]. 李思怡,盧浩,趙莉,李冠. 分子植物育種. 2016(09)
[3]Effects of abiotic stress and hormones on the expressions of five13-CmLOXs and enzyme activity in oriental melon（Cucumis melo var.makuwa Makino）[J]. LIU Jie-ying,ZHANG Chong,SHAO Qi,TANG Yu-fan,CAO Song-xiao,GUO Xiao-ou,JIN Ya-zhong,QI Hong-yan. Journal of Integrative Agriculture. 2016(02)
[4]Effect of exogenous application of salicylic acid on the drought stress responses of Gardenia jasminoides[J]. XiaMei Yao,Jing Ma,Jing Ji,Chun Ou,WenQiang Gao. Sciences in Cold and Arid Regions. 2016(01)
[5]野生甜瓜MLO基因突變體對(duì)白粉病菌的抗性分析[J]. 程鴻,孔維萍,呂軍芬,李繼平. 園藝學(xué)報(bào). 2015(08)
[6]植物應(yīng)答低溫脅迫的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)展[J]. 劉輝,李德軍,鄧治. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué). 2014(18)
[7]小麥白粉病發(fā)生氣象條件和氣象預(yù)報(bào)研究進(jìn)展[J]. 鄭秋紅,楊霏云,朱玉潔. 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象. 2013(03)
[8]植物對(duì)逆境的響應(yīng)機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 張亞軍,王麗學(xué),陳超,王堃. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào). 2011(09)
[9]SA、MeJA、ACC和蘋果輪紋病病原菌誘導(dǎo)湖北海棠MhWRKY1基因的表達(dá)[J]. 張計(jì)育,佟兆國(guó),高志紅,羅昌國(guó),渠慎春,章鎮(zhèn). 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué). 2011(05)
[10]切割傷害對(duì)油桃果實(shí)后熟軟化及乙烯合成的影響[J]. 姜愛麗,馬艷,胡文忠,田密霞,劉程惠. 食品科學(xué). 2010(02)
博士論文
[1]甜高粱隱花色素CRYPTOCHROME1a和CRYPTOCHROME1b的功能、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制及脅迫響應(yīng)分析[D]. 周婷婷.吉林大學(xué) 2017
[2]薄皮甜瓜脂氧合酶CmLOX10和CmLOX13的原核表達(dá)、生化特性及啟動(dòng)子分析[D]. 曹嵩曉.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[3]甜瓜抗白粉病基因Pm-2F的精細(xì)定位與克隆[D]. 張春秋.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2012
[4]甜瓜白粉病抗性遺傳分析及相關(guān)基因SSR標(biāo)記[D]. 馬鴻艷.東北林業(yè)大學(xué) 2011
碩士論文
[1]薄皮甜瓜CmLOX10在植物成熟衰老和干旱響應(yīng)中的作用[D]. 廖晶晶.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018
[2]甜瓜CmLOX09對(duì)逆境脅迫、激素和信號(hào)物質(zhì)的響應(yīng)及對(duì)番茄的遺傳轉(zhuǎn)化[D]. 鞠立君.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[3]白粉病菌對(duì)甜瓜幼苗葉片DNA甲基化和轉(zhuǎn)錄組的影響[D]. 閆偉浩.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[4]接種枯萎病菌對(duì)甜瓜脂氧合酶活性及CmLOXs表達(dá)的影響[D]. 邵琪.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[5]甜瓜抗枯萎病、白粉病、蔓枯病分子標(biāo)記輔助選擇[D]. 林琳.浙江大學(xué) 2015
本文編號(hào)：3314428
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