基于白粉菌脅迫下的轉(zhuǎn)錄組鑒定小麥外源抗病相關(guān)基因及病原致病的效應(yīng)子蛋白.pdf

1、由禾本科布氏白粉菌（Blumeria graminis f.sp.tritici）侵染引起的小麥白粉病，是一種嚴(yán)重制約小麥產(chǎn)量的真菌性病害。病原菌通過附著胞在寄主表皮細(xì)胞內(nèi)形成吸器，與寄主建立緊密的寄生關(guān)系，通過向寄主細(xì)胞分泌各種效應(yīng)子蛋白以操控寄主生命活動(dòng)，使其利于自身寄生。同時(shí)，白粉菌具有高度遺傳變異性，小麥的小種專化抗性易被病原菌新的毒力突變體克服而喪失。因此，利用理想的抗源培育抗白粉病品種，對于小麥安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)都具有重要意

2、義。本研究在調(diào)查寄主-病原菌親和與非親和互作的細(xì)胞學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)及差異的基礎(chǔ)上，利用小麥-簇毛麥抗白粉病的6DL·6V＃4S易位系Pm97033及其感病背景親本宛7107接種白粉病菌后的寄主-病菌雙向動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，應(yīng)用分子生物學(xué)方法篩選和鑒定簇毛麥6V＃4S上與白粉病抗性相關(guān)的基因，以及致病的白粉病菌效應(yīng)子基因。為進(jìn)一步鑒定簇毛麥6V＃4S的白粉病抗性基因及闡明其廣譜抗性機(jī)制奠定基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下:
　　1.調(diào)查了寄主-病原菌互

3、作過程中Pm97033和宛7107葉片上病菌的吸器指數(shù)、寄主乳突形成百分率及過敏性細(xì)胞壞死(HR)的變化。結(jié)果顯示，病原菌侵染宛710724h后出現(xiàn)掌狀吸器，此后吸器指數(shù)持續(xù)快速增長，48 h達(dá)到峰值，約為80％;而Pm97033上白粉菌吸器發(fā)育緩慢，吸器指數(shù)在侵染后36 h達(dá)到峰值時(shí)僅為10％。其次，寄主的乳突形成均在接種后24 h達(dá)到峰值，此時(shí)Pm97033的乳突形成率為25％，宛7107為17％。Pm97033被侵染的表皮細(xì)胞HR

4、發(fā)生率在接種后36h迅速增加，到60 h達(dá)32％;而宛7107的HR產(chǎn)生時(shí)間較晚，且百分率較低，接種后60 h達(dá)到峰值時(shí)的百分率為12％。
　　2.從宛7107和Pm97033接種后0h，20 h和48 h的葉片轉(zhuǎn)錄組中篩選出196個(gè)寄主間差異表達(dá)基因，經(jīng)共線性分析，篩選出33個(gè)初步定位于小麥第6同源群短臂上的基因，測序驗(yàn)證鑒定出19個(gè)來自6V＃4S的基因。對19個(gè)基因進(jìn)行qRT-PCR分析，發(fā)現(xiàn)12個(gè)基因在Pm97033接種白粉

5、菌后上調(diào)表達(dá)。進(jìn)一步篩選了4個(gè)受白粉菌誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)的基因P106302、P116577、P35896、和P25583，利用VIGS初步評價(jià)候選基因的功能。結(jié)果顯示，BSMV:C1-25583、C2-35896和C3-116577沉默后的Pm97033葉片上，白粉菌孢子侵入率不同程度提高，并形成二級菌絲，明顯不同于對照BSMV:EV,可作為候選的抗病相關(guān)基因。同時(shí)，將9個(gè)定位于6V＃4S上的基因轉(zhuǎn)化成可在不同小麥遺傳背景中跟蹤簇毛麥6VS

6、或6V＃4S染色體臂的特異分子標(biāo)記。其中，引物P461-5a可以作為區(qū)分簇毛麥6V＃2S和6V＃4S染色體臂的特異分子標(biāo)記。
　　3.從白粉菌轉(zhuǎn)錄組393個(gè)注釋為效應(yīng)子蛋白的基因中，篩選了親和互作中表達(dá)量較高的15個(gè)基因。根據(jù)半定量分析結(jié)果，進(jìn)一步篩選出3個(gè)在親和與非親和互作中差異表達(dá)的基因BGT96224_E3119、NOVE100590和BGT96224_E5891及1個(gè)功能注釋為糖基水解酶的效應(yīng)子蛋白基因NOVE100718