海島棉脂肪酶基因GbEDS1抗黃萎病功能及分子機制.pdf

1、棉花是世界上重要的纖維作物和油料作物。黃萎病是伴隨棉花整個生育期的主要病害之一，嚴重影響棉花產(chǎn)量和纖維品質。抗黃萎病功能基因的挖掘及抗病機制研究是棉花種質創(chuàng)新亟需解決的關鍵問題之一。本實驗室前期從黃萎病菌誘導下的海島棉全長cDNA文庫和轉錄組文庫中篩選到GbEDS1，并初步證明GbEDS1基因能夠提高擬南芥對黃萎病菌的抗性，但該基因發(fā)揮抗病功能的分子機制及在棉花中的功能尚未深入研究。本論文將開展以下幾方面的研究:(1)以已經(jīng)獲得的轉Gb

2、EDS1擬南芥T4代純合株系為材料，從分子生物學、細胞學、生理生化和表型水平解析GbEDS1抗病分子機制;(2)利用病毒介導的基因沉默技術干擾棉花內(nèi)源EDS1的表達，研究對黃萎病抗性的影響及關聯(lián)的信號通路、產(chǎn)物的變化。獲得主要的研究結果如下:
　　1.棉花EDS1基因高度保守，GbEDS1基因序列與GrEDS1同源性為99％，與GhEDS1和GaEDS1同源性分別為98％和97％。GbEDS1基因啟動子區(qū)預測含有抗病、抗氧化、干旱

3、、激素調(diào)控等多種調(diào)控元件。
　　2.轉GbEDS1基因擬南芥表現(xiàn)出對黃萎病抗性增強。接種黃萎病菌后，轉基因擬南芥的病指為46.42～50.00，顯著低于野生型對照的病指(73.15)。
　　3.轉基因擬南芥和野生型擬南芥在接菌后SA含量都呈現(xiàn)增加的趨勢。而轉基因擬南芥的SA含量在接菌前后(48 hpi除外)均高于野生型，并且在0、6、12和36 hpi分別達到顯著或極顯著水平;轉GbEDS1基因擬南芥顯著提高了植株體內(nèi)H2O

4、2的水平，并且在0、6和12 hpi顯著高于野生型對照;轉GbEDS1基因擬南芥的POD酶活低于野生型對照，并且在0和48 hpi達到極顯著水平。
　　4.利用VIGS方法抑制GbEDS1基因的表達，對GbEDS1沉默的棉花進行接菌，抗病性調(diào)查顯示GbEDS1沉默棉株開始發(fā)病的時間較對照植株提前，25 dpi沉默GbEDS1棉株病情指數(shù)(69.95)顯著高于對照植株(42.27)，表明抑制GbEDS1基因表達顯著降低了植株的抗病性

5、。生化物質測定表明抑制GbEDS1基因表達，棉株體內(nèi)SA和H2O2較對照顯著降低。
　　5.qPCR分析顯示，GbEDS1超量表達、GbEDS1抑制表達和野生型植株中SA路徑相關基因都呈現(xiàn)統(tǒng)一的表達趨勢:與0 hpi相比，接菌后超表達擬南芥和野生型對照中AtEDS1和AtNDR1都顯著上調(diào);與野生型對照相比，超量表達GbEDS1的株系中AtEDS1和AtNDR1表達水平顯著提高。與上述結果相反，在GbEDS1抑制表達植株中，棉花E