桃砧木根系與南方根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)早期互作的組織病理學(xué)與轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究.pdf

1、根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)（Meloidogyne spp.）是一類(lèi)世界上分布廣泛的植物專(zhuān)性?xún)?nèi)寄生線(xiàn)蟲(chóng)，種類(lèi)繁多，寄主范圍廣，可侵染3000多種植物，每年可造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。其中南方根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)(Meloidogyneincognita)是為害最嚴(yán)重的種之一，主要發(fā)生在溫帶和熱帶地區(qū)。
　　甘肅桃（Prunus kansuensis）野生種質(zhì)資源適應(yīng)性廣、抗性強(qiáng)，其中‘白根甘肅桃1號(hào)’種質(zhì)對(duì)南方根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)高抗，‘紅根甘肅桃1號(hào)’種質(zhì)對(duì)南方根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)免疫，

2、而‘貝蕾’(Ppersica)則對(duì)南方根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)高感，是研究桃根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)抗性的優(yōu)良種質(zhì)。本研究為了精確鑒定線(xiàn)蟲(chóng)侵染后植物早期表觀形態(tài)發(fā)生變化的時(shí)期，以進(jìn)一步采用轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究方法在分子水平上發(fā)掘抗性基因及解析其抗性調(diào)控機(jī)制。以抗南方根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)的‘白根甘肅桃1號(hào)’和感病的‘貝蕾’為試材，比較抗、感材料在根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)侵入早期其表型和組織結(jié)構(gòu)變化差異，在組織病理學(xué)研究所定位的早期表型和組織結(jié)構(gòu)變化差異明顯的時(shí)期的基礎(chǔ)上，以對(duì)南方根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)免疫的‘紅根甘肅桃

3、1號(hào)’和感病‘貝蕾’為試材，通過(guò)對(duì)各時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析，初步了解桃根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)抗、感機(jī)理，對(duì)其抗性調(diào)控機(jī)制進(jìn)行了解析，為深入研究桃根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)抗性、輔助育種奠定了基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下:
　　1.建立了桃根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)抗性鑒定的離體快速鑒定方法?？稍谑覂?nèi)、在特定培養(yǎng)介質(zhì)中，接種后通過(guò)染色后統(tǒng)計(jì)線(xiàn)蟲(chóng)數(shù)量的方法在短時(shí)間內(nèi)對(duì)桃的根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)抗性進(jìn)行鑒定。
　　2.精確鑒定線(xiàn)蟲(chóng)侵染后植物表觀形態(tài)發(fā)生變化的時(shí)期，并對(duì)其抗性機(jī)制進(jìn)行了初步探索。通過(guò)

4、對(duì)抗病種質(zhì)‘白根甘肅桃1號(hào)’和感病種質(zhì)‘貝蕾’實(shí)生幼苗進(jìn)行室內(nèi)人工接種南方根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)，并對(duì)其接種后6、12、18、24、30、36、42、48 h的根尖進(jìn)行染色觀察及接種后0、6、12、36、60、84 h的根尖組織結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行石蠟切片觀察。發(fā)現(xiàn)‘白根甘肅桃1號(hào)’和‘貝蕾’的根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)侵染規(guī)律基本一致:在接種12h后，根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)開(kāi)始侵入，接種12-30 h線(xiàn)蟲(chóng)侵染數(shù)量逐漸增加，后根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)沿維管束向上移動(dòng)，根尖線(xiàn)蟲(chóng)數(shù)量趨于減少。但與‘貝蕾’相比

5、，‘白根甘肅桃1號(hào)’的根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)侵染數(shù)量顯著降低，在接種30h時(shí)，僅為‘貝蕾’線(xiàn)蟲(chóng)侵染數(shù)量的28％。‘白根甘肅桃1號(hào)’根結(jié)構(gòu)破壞程度明顯降低，侵入的線(xiàn)蟲(chóng)主要聚集在一定區(qū)域，且在侵染84h時(shí)，線(xiàn)蟲(chóng)聚集區(qū)域周?chē)募?xì)胞出現(xiàn)壞死反應(yīng)。
　　3.構(gòu)建了抗、感桃早期根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)侵染的轉(zhuǎn)錄組譜，在分子水平上對(duì)桃根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)抗性機(jī)理進(jìn)行解析。通過(guò)對(duì)免疫種質(zhì)‘紅根甘肅桃1號(hào)’和感病種質(zhì)‘貝蕾’實(shí)生幼苗進(jìn)行室內(nèi)人工接種南方根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)，并對(duì)其接種后0、6、12、3

6、6、60、84 h后根部總RNA進(jìn)行高通量測(cè)序分析。對(duì)抗、感同時(shí)期進(jìn)行比較，共發(fā)現(xiàn)7081個(gè)差異表達(dá)基因，其中3380個(gè)基因表達(dá)上調(diào)，3701個(gè)基因表達(dá)下調(diào)。在時(shí)期2，即侵染12 h時(shí)，抗、感材料間受根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)侵染誘導(dǎo)的基因表達(dá)差異最大，可能是根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)侵染引起桃基因水平大量表達(dá)的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期。轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析結(jié)果中發(fā)現(xiàn)了大量參與細(xì)胞組成、激素合成及抗性相關(guān)基因，這三類(lèi)基因中有部分基因表達(dá)模式在抗、感材料中完全相反或表達(dá)量差異明顯，可能在根結(jié)