目的:棉花(Gossypium hirsutum L.)是世界上重要的經(jīng)濟(jì)作物和天然纖維的主要來源,在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。棉花在生長過程中經(jīng)常會(huì)受到各種生物和非生物的脅迫導(dǎo)致棉花減產(chǎn),如冷害、干旱和病蟲害等。由大麗輪枝菌(Verticillium dahliae)引起的棉花黃萎病(Cotton Verticillium Wilt)是影響世界棉花生產(chǎn)最為嚴(yán)重的病害,被稱為棉花的“癌癥”。提高棉花品種對(duì)黃萎病菌抗性是防治黃萎病最經(jīng)濟(jì)和最有效的方法。由于陸地棉缺乏黃萎病抗源,常規(guī)育種手段很難解決其抗病難題。因此,開展棉花抗黃萎病分子機(jī)制研究,對(duì)利用基因工程手段提高陸地棉對(duì)黃萎病抗性具有重要意義。方法:(1)本研究利用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序(RNA-seq)技術(shù),對(duì)陸地棉中抗黃萎病品種石大陸抗-1(SD)和感黃萎病品種軍棉1號(hào)(JM)之間差異表達(dá)基因進(jìn)行挖掘,并對(duì)其中受黃萎病菌誘導(dǎo)表達(dá)的基因所涉及的相關(guān)通路進(jìn)行了注釋,利用加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析(WGCNA)篩選抗病候選基因。(2)分析了SD和JM接種黃萎病菌后不同時(shí)間點(diǎn)的差異表達(dá)基因,利用Blast2GO和KOBAS 2.0軟件分別對(duì)黃萎病菌誘導(dǎo)的差...

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
英文縮略表
引言
第一章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 植物抗病機(jī)制研究進(jìn)展
    1.2 棉花黃萎病及其防治
        1.2.1 棉花黃萎病及其危害
        1.2.2 棉花黃萎病菌的侵染過程和致病機(jī)理
        1.2.3 棉花黃萎病防治技術(shù)
    1.3 棉花黃萎病抗性機(jī)制研究
        1.3.1 次生代謝產(chǎn)物在棉花與黃萎病菌互作中的作用
        1.3.2 植物激素在棉花與黃萎病菌互作中的作用
第二章 棉花黃萎病菌脅迫后的轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究
    2.1 材料
        2.1.1 植物材料、菌株
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑
    2.2 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.1 棉花材料的準(zhǔn)備
        2.2.2 黃萎病病原菌的活化、培養(yǎng)和接種
        2.2.3 棉花材料抗病性鑒定
        2.2.4 黃萎病菌恢復(fù)培養(yǎng)和真菌相對(duì)含量檢測(cè)
        2.2.5 棉花總RNA的提取和質(zhì)量檢測(cè)
        2.2.6 cDNA文庫構(gòu)建及轉(zhuǎn)錄組測(cè)序
        2.2.7 數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估與差異表達(dá)基因篩選
        2.2.8 差異表達(dá)基因GO和 KEGG富集分析
        2.2.9 加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析(WGCNA)
        2.2.10 實(shí)時(shí)熒光定量PCR(qRT-PCR)驗(yàn)證轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果
    2.3 結(jié)果分析
        2.3.1 陸地棉品種SD和 JM抗病性鑒定
        2.3.2 測(cè)序數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估及可靠性驗(yàn)證
        2.3.3 接種黃萎病菌前SD和 JM之間差異表達(dá)基因挖掘
        2.3.4 SD和 JM之間差異基因WGCNA分析
        2.3.5 SD和 JM之間的差異基因參與棉花響應(yīng)黃萎病菌侵染
        2.3.6 SD和 JM接種黃萎病菌后差異基因篩選
        2.3.7 SD和 JM接種黃萎病菌后差異基因GO和 KEGG富集分析
        2.3.8 木質(zhì)素合成相關(guān)基因參與棉花響應(yīng)黃萎病菌侵染
        2.3.9 激素與棉花抗病反應(yīng)
    2.4 討論
        2.4.1 棉花響應(yīng)黃萎病菌侵染轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究
        2.4.2 木質(zhì)素參與棉花抗黃萎病反應(yīng)
        2.4.3 植物激素參與棉花抗黃萎病反應(yīng)
第三章 Gh4CL30 在棉花抗黃萎病中的功能驗(yàn)證
    3.1 實(shí)驗(yàn)材料
        3.1.1 植物材料、菌株及載體
        3.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑
    3.2 實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.1 棉花材料的準(zhǔn)備
        3.2.2 棉花黃萎病菌的活化、培養(yǎng)和接種
        3.2.3 RNA提取、反轉(zhuǎn)錄以及qRT-PCR分析
        3.2.4 病毒誘導(dǎo)的基因沉默(VIGS)
        3.2.5 棉花接種黃萎病菌后發(fā)病率及病情指數(shù)統(tǒng)計(jì)
        3.2.6 黃萎病菌恢復(fù)培養(yǎng)和真菌相對(duì)含量檢測(cè)
        3.2.7 木質(zhì)素組織化學(xué)染色
        3.2.8 棉花總木質(zhì)素和木質(zhì)素單體含量測(cè)定
        3.2.9 棉花內(nèi)源SA和 JA含量測(cè)定
        3.2.10 棉花總黃酮含量測(cè)定
        3.2.11 棉花莖稈甲醇提取物的抑菌性鑒定
        3.2.12 HPLC-MS/MS法測(cè)量棉花咖啡酸、阿魏酸、肉桂酸和香豆酸含量
        3.2.13 咖啡酸和阿魏酸抑菌性測(cè)定
    3.3 結(jié)果分析
        3.3.1 Gh4CL30 組織表達(dá)與黃萎病菌誘導(dǎo)表達(dá)模式分析
        3.3.2 沉默Gh4CL30 對(duì)棉花黃萎病抗性的影響
        3.3.3 Gh4CL30 沉默植株中木質(zhì)素含量變化
        3.3.4 Gh4CL30 沉默植株中木質(zhì)素單體含量變化
        3.3.5 沉默Gh4CL30對(duì)SA和 JA信號(hào)通路的影響
        3.3.6 Gh4CL30 沉默對(duì)黃酮的生物合成的影響
        3.3.7 Gh4CL30 沉默植株莖稈中出現(xiàn)紅棕色物質(zhì)積累
        3.3.8 Gh4CL30 沉默植株抗病性增強(qiáng)與咖啡酸和阿魏酸的關(guān)系
    3.4 討論
        3.4.1 沉默Gh4CL30 改變木質(zhì)素的生物合成
        3.4.2 Gh4CL30 沉默抑制SA和 JA信號(hào)通路和黃酮生物合成
        3.4.3 咖啡酸和阿魏酸的積累有助于提高Gh4CL30 沉默植株抗病性
第四章 GhWRKY70D13 在棉花抗黃萎病中的功能分析
    4.1 材料
        4.1.1 植物材料、菌株及載體
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑
    4.2 實(shí)驗(yàn)方法
        4.2.1 棉花GhWRKY70 家族基因的查找和生物信息學(xué)分析
        4.2.2 棉花GhWRKY70 家族基因啟動(dòng)子順式作用原件分析
        4.2.3 棉花材料的準(zhǔn)備
        4.2.4 黃萎病病原菌菌的活化、培養(yǎng)和接種
        4.2.5 水楊酸、茉莉酸甲酯和乙烯利處理棉花
        4.2.6 RNA提取、反轉(zhuǎn)錄以及qRT-PCR分析
        4.2.7 病毒誘導(dǎo)的基因沉默(VIGS)
        4.2.8 棉花接種黃萎病菌后發(fā)病率及病情指數(shù)統(tǒng)計(jì)
        4.2.9 黃萎病菌恢復(fù)培養(yǎng)和真菌相對(duì)含量檢測(cè)
        4.2.10 GhWRKY70A05a、GhWRKY70A06及Gh WRKY70D13 基因的克隆
        4.2.11 GhWRKY70D13 基因干擾表達(dá)載體構(gòu)建及棉花遺傳轉(zhuǎn)化
        4.2.12 黃萎病菌處理后GhWRKY70D13 干擾材料的轉(zhuǎn)錄組分析
        4.2.13 差異表達(dá)基因KEGG富集分析
        4.2.14 HPLC-MS/MS法測(cè)量棉花內(nèi)源1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸(ACC)、SA和 JA含量
    4.3 結(jié)果分析
        4.3.1 陸地棉GhWRKY70 家族基因的全基因鑒定
        4.3.2 陸地棉GhWRKY70 家族基因結(jié)構(gòu)域和進(jìn)化分析
        4.3.3 陸地棉GhWRKY70 家族基因啟動(dòng)子順式作用原件分析
        4.3.4 陸地棉GhWRKY70 家族基因的組織表達(dá)模式分析
        4.3.5 陸地棉GhWRKY70 家族基因在不同激素處理表達(dá)模式分析
        4.3.6 陸地棉GhWRKY70 家族在黃萎病菌接種后表達(dá)模式分析
        4.3.7 TRV:GhWRKY70D13 干涉植株提高棉花對(duì)黃萎病的抗性
        4.3.8 GhWRKY70D13-RNAi轉(zhuǎn)基因棉花抗病性鑒定
        4.3.9 抑制表達(dá)GhWRKY70D13 后的轉(zhuǎn)錄組分析
        4.3.10 抑制GhWRKY70D13 表達(dá)激活ET信號(hào)通路
        4.3.11 抑制GhWRKY70D13 表達(dá)對(duì)JA信號(hào)通路的影響
        4.3.12 抑制GhWRKY70D13 表達(dá)降低SA的生物合成
    4.4 討論
第五章 全文結(jié)論、創(chuàng)新點(diǎn)與展望
    5.1 全文結(jié)論
    5.2 全文創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 展望
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝
作者簡(jiǎn)介
導(dǎo)師評(píng)閱表



本文編號(hào)：3791142