番茄與白粉菌互作的細胞學和轉錄組學分析.pdf

1、番茄白粉病 (OidiumDeolycopersici) 是一個世界范圍內傳播的真菌病害,對番茄(Solanumlycopersicum) 的生產特別是溫室生產造成了很大的危害.本論文在細胞和轉錄水平上分析了顯性,隱性基岡和主效 R-QTL 控制的抗性機理. 研究采用了 cDNA-AFL,P的方法,以非接種為對照分析了病菌誘導的感病,顯性單基岡和多基岡抗性遺傳材料的基因表達差異(第二章).結果表明在-岙茄和白粉病菌親和互作中番茄的上調表

2、達基因數(shù)是非親和互作中的2倍.抗性基岡和R-QTL 介導的對白粉病菌的抗性反應和感病反應在很大程度上誘導了相同的基岡,大約40﹪的這些基因在抗性基岡和/或R-QTL介導的抗性反應中表達較早,而其它的基因表達表現(xiàn)相似的時序性.通過序列分析發(fā)現(xiàn),抗性反應特異性或者抗性反應中表達較早的著異表達的 cDNA-AFLP 片段 (differentially expressed transcriDt deriredfragment,DE-TDF)

3、主要來自植物防御反應和信號轉導相關基因,而具有相似時序性的 DE-TDF則來白調節(jié)和管家基岡.岡而我們認為抗病和感病反應可能誘導了相似的基岡,而這些基因表達的時序性著異對番茄和白粉病菌互作的最終結果至關重要. 為了更好地研究不同基因或QTL控制的抗性反應機理,在細胞和轉錄水平上分析了以感病材料 (Moneymaker,MM) 為遺傳背景的含有顯性抗性基因 01-1,01-3,01-5,01-4,01-5和01-6,隱性抗性基因

4、o1-2,和不同QTL組合的近等基岡系(NIL)對白粉病菌的抗性反應(第三章和第五章).顯微鏡分析結果顯示這些基岡和QTL控制的抗性反應可以表現(xiàn)在白粉病菌和番茄互作的不同階段. HR在 R-QTL 介導的抗性反應中起主導作用并且在3個R-QTL之間表現(xiàn)加性,而穿透性乳突,小液泡和吸器基質結構異常化也和抗性反應相關但不具有加性效應.含有不同的R-QTL的NIL表現(xiàn)不同類型的壞死細胞.R-QTL的聚合可以導致和 01-1 介導的單基

5、岡控制抗性相當?shù)母呖顾?而且這種效應產生主要是因為壞死細胞比率的升高(第四章).此外,含有相同的 R-QTL姊妹NIL的可以具有不同的抗性表現(xiàn),例如,接種白粉病菌的含有3個R-QTL的兩個姊妹NIL的葉片上表現(xiàn)不同大小的壞死斑.小的壞死斑意味著快速的反應和植物可以用比較小的代價完成抗病過程.因而,含有多個R-QTL并且表現(xiàn)較小壞死斑的番茄植株應該可以作為一個比較好的抗病親本應用到抗病育種中. 含有隱性抗性基因 o1-2,顯性抗

6、性基因 01-1和1-4的番茄品系的抗性反應分別和乳突形成,快速HR和慢性HR相關.cDNA-AFLP和RT-PCR分析表明它們的基因表達譜不同.大部分的01-1介導的抗性和感病反應中都表達的基岡沒有在01-4介導的抗性反應中表達,在o1-2介導的抗性反應中沒有或者比較晚表達.RT-PCR分析顯示o1-2介導的抗性反應和已知的水楊酸(SA),茉莉酸 (JA) 以及乙烯防御反應途徑無關.岡而,我們推測01-2蛋白可能是一個番茄白粉病菌親和

7、互作所必須的感病因子,或者o1-2介導的抗性反應采用了另外一種新的防御反應途徑.乙烯防御反應途徑參與01-4介導的抗性反應,但是水楊酸和茉莉酸防御反應途徑和01-4介導的抗性反麻不相關.脂氧化酶(LOX)在01-4和o1-2介導的抗性反應起重要作用 ,同時這種脂氧化酶被證實不是13 LOX異構酶.另外,01-1介導的抗性反應和水楊酸和乙烯防御反應途徑可能相關,但是需要進一步實驗驗證(第三章). 根據以上的實驗結果,使用78個經過

8、挑選的引物組合對含有不同R-QTL組合和01-1的NIL以及感病材料刪進行了進一步的cDNA-AFLP分析.在顯示的人約4000個條帶中204個屬丁差異表達.其中72個DE-TDF只與基岡型有關和處理不相關,132個DE-TDF和處理相關.在親和和非親和互作中表現(xiàn)相同上調時序性的DE-TDF被認為來自于和基礎防御反應或者親和反應相關基因,這些基因的表達可能是被成功侵入的細胞反應的體現(xiàn).那些在非親和互作中表現(xiàn)較早表達時序性的基因被發(fā)現(xiàn)在感

9、病植株中被系統(tǒng)性誘導.水楊酸和過氧化氫可能是這些單基岡和多基因控制的番茄抗病材料的抗性反應中的重要信號分子.一小部分的特異差異表達的和調節(jié)轉錄和信號轉導相關的基因可能負責著防御反應途徑的精細調節(jié).通過電子(in-silico)作圖確定了一個位于01-1和R-QTL1的區(qū)域的01-1或者R-QTL1的候選基岡.通過綜合分析以上的結果并且和相關文獻資料比較,我們得到以下結論:番茄白粉病抗性可以表現(xiàn)在番茄和白粉病菌互作的不同階段.病兇誘導的番