發(fā)布時(shí)間：2017-06-28 19:11

  本文關(guān)鍵詞：精胺代謝相關(guān)基因在棉花抗黃萎病中的功能，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：棉花是世界重要的經(jīng)濟(jì)作物。棉花黃萎病是嚴(yán)重影響產(chǎn)量和品質(zhì)的土傳維管束病害。挖掘棉花抗黃萎病相關(guān)基因、解析其抗病機(jī)制對(duì)于棉花抗黃萎病遺傳改良具有重要意義。本實(shí)驗(yàn)室前期篩選黃萎病菌誘導(dǎo)的陸地棉抗病品種SSH文庫(kù)及海島棉c DNA文庫(kù)獲得了非常重要的差異表達(dá)基因,進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)了多胺新陳代謝途徑基因的富集,通過(guò)實(shí)時(shí)熒光定量技術(shù)分析多胺途徑基因在黃萎病菌脅迫下的表達(dá)模式,發(fā)現(xiàn)多胺氧化酶基因Gh PAO、S-腺苷甲硫胺酸脫羧酶基因Gh SAMDC、精胺合成酶基因Gh SPMS和熱精胺合成酶基因Gh ACL5與黃萎病抗性關(guān)系最密切,因此研究棉花PAO/SAMDC/SPMS/ACL5在黃萎病菌脅迫下的功能及抗病分子機(jī)制,將為解析抗黃萎病機(jī)制提供理論依據(jù)。主要包含以下幾方面的研究?jī)?nèi)容:(1)利用病毒介導(dǎo)的基因沉默技術(shù)干擾棉花內(nèi)源PAO/SAMDC/SPMS/ACL5的表達(dá),研究對(duì)黃萎病抗性的影響及關(guān)聯(lián)的底物、產(chǎn)物變化;(2)利用擬南芥進(jìn)行基因的過(guò)表達(dá)操作,研究對(duì)黃萎病抗性的影響,從分子生物學(xué)、細(xì)胞學(xué)、生理生化和表型水平解析抗病分子機(jī)制;(3)通過(guò)分析不同抗感棉花品種在黃萎病菌脅迫下的多胺含量變化及多胺對(duì)黃萎病菌生長(zhǎng)的體外抑制效應(yīng),解析多胺水平與棉花黃萎病抗性的關(guān)系。獲得主要結(jié)果如下:1、Gh PAO轉(zhuǎn)基因擬南芥表現(xiàn)出增強(qiáng)的黃萎病抗性,伴隨降低的植株體內(nèi)黃萎病菌的生物量、病癥,顯著提高了黃萎病菌脅迫進(jìn)程中的PAO酶活水平、底物腐胺、亞精胺和精胺、產(chǎn)物過(guò)氧化氫、激素水楊酸及植保素camalexin水平,并且調(diào)動(dòng)了擬南芥內(nèi)源多胺新陳代謝的14個(gè)關(guān)鍵基因的表達(dá)上調(diào)。另外,精胺和水楊酸能誘導(dǎo)擬南芥內(nèi)源多胺新陳代謝14個(gè)關(guān)鍵基因的表達(dá)上調(diào)。2、Gh PAO具有典型的FAD-specific吸收光譜,最適p H為8.0,最適溫度為40度,最適底物為精胺,Gh PAO催化精胺的部分反向轉(zhuǎn)化。外源腐胺、亞精胺、熱精胺和精胺都能顯著的抑制黃萎病菌菌絲、孢子及菌落的生長(zhǎng),并且精胺的抑制效果最為卓越。在接種黃萎病菌前的20個(gè)抗、感棉花品種中的多胺水平無(wú)明顯的規(guī)律,但是在接種黃萎病菌以后,10個(gè)抗病的棉花品種中的腐胺、亞精胺和精胺含量均明顯高于10個(gè)感病的棉花品種。3、在棉花和擬南芥中精胺積累能有效誘導(dǎo)植保素camalexin的積累,并且精胺能誘導(dǎo)植保素camalexin途徑關(guān)鍵基因絲裂原激活蛋白激酶及細(xì)胞色素P450氧化酶的表達(dá)上調(diào)。另外,植保素camalexin對(duì)黃萎病菌的生長(zhǎng)也具有顯著的抑制作用。沉默Gh PAO使棉花表現(xiàn)感病,并伴隨升高的病情指數(shù),及受損的腐胺、亞精胺、精胺、過(guò)氧化氫和植保素camalexin水平,Gh PAO通過(guò)Spm和camalexin信號(hào)參與植物抗性反應(yīng)。4、負(fù)責(zé)精胺合成的關(guān)鍵基因Gh SAMDC和Gh SPMS在抗病的棉花材料中受黃萎病菌和植物激素誘導(dǎo)表達(dá)上調(diào),沉默棉花的Gh SAMDC或Gh SPMS對(duì)黃萎病侵染表現(xiàn)出感病性,外源添加精胺使基因沉默的棉花抗性增強(qiáng)。在擬南芥中過(guò)表達(dá)Gh SAMDC增強(qiáng)了黃萎病抗性,伴隨精胺、水楊酸和亮氨酸的積累。轉(zhuǎn)Gh SPMS擬南芥對(duì)黃萎病侵染表現(xiàn)為感病,接菌后腐胺和水楊酸信號(hào)表現(xiàn)受損。5、Gh ACL5在抗病棉花品種接種黃萎病菌后被快速誘導(dǎo),但在感病棉花品種中表達(dá)波動(dòng)不大。另外,Gh ACL5能有效的響應(yīng)植物激素水楊酸、茉莉酸和乙烯的誘導(dǎo)。沉默Gh ACL5使棉花表現(xiàn)感病,并伴隨升高的病情指數(shù)。沉默棉花Gh ACL5使棉花植株表現(xiàn)為嚴(yán)重的矮化,顯著降低了植株高度,伴隨顯著降低的熱精胺水平。在擬南芥中過(guò)量表達(dá)Gh ACL5顯著提高了擬南芥的植株高度,并伴隨顯著提高的熱精胺水平。
【關(guān)鍵詞】：棉花 黃萎病抗性 多胺氧化酶 熱精胺合成酶 精胺 植保素
【學(xué)位授予單位】：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S435.62
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 1 引言13-19
• 2 材料和方法19-33
• 2.1 試驗(yàn)材料19
• 2.2 試驗(yàn)方法19-33
• 2.2.1 棉苗、擬南芥苗培育及黃萎病菌接菌處理19-20
• 2.2.2 RNA、DNA提取及cDNA的合成20-22
• 2.2.3 實(shí)時(shí)熒光定量PCR表達(dá)分析22-23
• 2.2.4 多胺、植保素camalexin、氨基酸對(duì)黃萎病菌的抑菌活性測(cè)定23-24
• 2.2.5 植物激素水楊酸、植保素camalexin含量測(cè)定24-25
• 2.2.6 TRV基因沉默載體構(gòu)建及農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化25-26
• 2.2.7 多胺含量、多胺氧化酶活性測(cè)定26-27
• 2.2.8 棉花多胺氧化酶生化特性27-32
• 2.2.9 過(guò)氧化氫含量及過(guò)氧化氫酶活力測(cè)定32
• 2.2.10外源藥劑添加、氨基酸含量和電導(dǎo)率測(cè)定32-33
• 3 結(jié)果與分析33-72
• 3.1 棉花PAO通過(guò)精胺和植保素信號(hào)參與植物的黃萎病抗性33-54
• 3.1.1 GhPAO在黃萎病菌及植物激素誘導(dǎo)下的表達(dá)模式33-35
• 3.1.2 轉(zhuǎn)GhPAO擬南芥的黃萎病抗性鑒定及功能分析35-46
• 3.1.3 棉花多胺氧化酶GhPAO的生化特性46-48
• 3.1.4 沉默GhPAO對(duì)棉花黃萎病抗性的影響48-50
• 3.1.5 體外多胺對(duì)黃萎病菌生長(zhǎng)的影響50-52
• 3.1.6 黃萎病菌脅迫下抗感棉花品種中多胺水平差異分析52-54
• 3.2 棉花SAMDC通過(guò)水楊酸和亮氨酸信號(hào)參與植物的黃萎病抗性54-63
• 3.2.1 棉花SAMDC/SPMS在黃萎病菌及激素誘導(dǎo)下的表達(dá)模式54-55
• 3.2.2 棉花SAMDC/SPMS沉默植株的抗性表現(xiàn)55-57
• 3.2.3 過(guò)表達(dá)棉花SAMDC/SPMS擬南芥的抗性表現(xiàn)57-60
• 3.2.4 轉(zhuǎn)GhSAMDC/GhSPMS擬南芥在黃萎病菌脅迫下的氨基酸水平變化60
• 3.2.5 GhSAMDC/GhSPMS調(diào)控的黃萎病抗性與水楊酸途徑的關(guān)聯(lián)分析60-62
• 3.2.6 外源添加腐胺、水楊酸、亮氨酸對(duì)棉花黃萎病抗性的影響62-63
• 3.3 棉花ACL5通過(guò)調(diào)控?zé)峋匪絽⑴c植株的莖伸長(zhǎng)和黃萎病抗性63-72
• 3.3.1 過(guò)表達(dá)GhACL5對(duì)擬南芥株高的影響63-67
• 3.3.2 轉(zhuǎn)GhACL5擬南芥株高的提高與發(fā)芽早晚的關(guān)系67-68
• 3.3.3 沉默GhACL5對(duì)棉花株高的影響68-69
• 3.3.4 體外熱精胺對(duì)黃萎病菌生長(zhǎng)的抑制效應(yīng)69-70
• 3.3.5 棉花GhACL5在黃萎病菌及植物激素誘導(dǎo)下的表達(dá)模式70-71
• 3.3.6 沉默GhACL5對(duì)棉花黃萎病抗性的影響71-72
• 4 討論72-78
• 4.1 轉(zhuǎn)GhPAO擬南芥在黃萎病菌脅迫下調(diào)控多胺水平的策略72-73
• 4.2 精胺增強(qiáng)植物對(duì)黃萎病抗性的分子機(jī)制73-74
• 4.3 GhPAO調(diào)控的植物抗黃萎病機(jī)制74-75
• 4.4 水楊酸和亮氨酸相關(guān)信號(hào)參與GhSAMDC調(diào)控的精胺抗性75-76
• 4.5 GhACL5通過(guò)調(diào)控?zé)峋匪揭蕴岣咧旮吆椭参锟剐?/span>76-78
• 5 結(jié)論78-79
• 參考文獻(xiàn)79-90
• 附錄I90-94
• 相關(guān)學(xué)術(shù)論文94-95
• 作者簡(jiǎn)歷95-96
• 致謝96-97

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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本文編號(hào)：494996