茄子ERF轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)分析及參與抗青枯病的初步研究.pdf

1、目的:茄科類雷爾氏菌（Ralstonia solanacearum）是一種可侵染茄子植株并導(dǎo)致茄子青枯病的土傳性病害，感染后的植株迅速萎蔫并導(dǎo)致茄子大量減產(chǎn)。前人研究表明，AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子(APETALA2/ethylene-responsive factor)參與植物生長發(fā)育并在積極應(yīng)對冷、熱、鹽堿、病害等環(huán)境脅迫過程中發(fā)揮重要作用。本研究對混合青枯菌菌株開展分離鑒定。通過生物信息學(xué)分析表明茄子含有130個AP2/ERF家族成員

2、，通過組織表達(dá)、氧化脅迫及抗感病自交系接種青枯菌條件下的差異表達(dá)，對ERF轉(zhuǎn)錄因子抗青枯病的機(jī)制進(jìn)行研究，為后續(xù)通過基因工程手段及利用分子生物學(xué)方法研究ERF基因功能參與茄子青枯病機(jī)制及品種改良提供理論依據(jù)。
　　方法:本研究利用ISSR分子標(biāo)記分析34種青枯菌菌株的親緣關(guān)系。運(yùn)用生物信息學(xué)方法對茄子ERF轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行分離鑒定，并通過Q-PCR驗(yàn)證其組織表達(dá)、氧化脅迫及抗感青枯病自交系接種青枯菌處理?xiàng)l件下的表達(dá)差異，建立了基于八氫

3、番茄紅素脫氫酶（PDS）的VIGS沉默體系。通過構(gòu)建ERF-VIGS表達(dá)載體，利用VIGS技術(shù)對8個SmERF基因開展沉默表型分析及抗病評價。
　　結(jié)果:
　　1.利用ISSR分子標(biāo)記對分離的34種青枯菌菌株多樣性分析，結(jié)果表明：34種青枯菌菌株在遺傳上的距離相近，可大致分為5類。其中39和40青枯菌菌株在遺傳進(jìn)化上基本相似，可認(rèn)為是同一菌株。
　　2.運(yùn)用生物信息學(xué)方法對茄子AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子家族的成員、分布、結(jié)

4、構(gòu)和功能進(jìn)行分析。結(jié)果表明：茄子AP2/ERF家族包含130個蛋白質(zhì)，其中AP2、RAV、ERF亞家族分別含有20、2和108個成員，ERF分為DREB/CBF（41個成員）和ERF（67個成員）兩大亞族，進(jìn)化分析表明二者分為11個小亞族。對SmERF轉(zhuǎn)錄因子基序分析表明：AP2/ERF含有20個重要基序，其中相同亞族ERF成員蛋白序列的氨基酸保守域構(gòu)成類似，表明這些基序的存在對ERF蛋白功能的執(zhí)行是必需的。
　　3.利用Q-PC

5、R技術(shù)對38個SmERF基因進(jìn)行組織表達(dá)分析，結(jié)果表明SmERF存在組織表達(dá)差異。33個SmERF基因受高溫、低溫、鹽、重金屬鎘、SA和ABA脅迫處理誘導(dǎo)表達(dá)；其中高溫和低溫處理的誘導(dǎo)表達(dá)呈現(xiàn)互補(bǔ)現(xiàn)象；鹽與鎘脅迫處理?xiàng)l件下基因表達(dá)趨勢一致；ABA和SA的處理后基因表達(dá)相似。結(jié)果表明ERF轉(zhuǎn)錄因子參與茄子逆境脅迫條件下的防御應(yīng)答反應(yīng)。本研究結(jié)果將為茄子AP2/ERF家族基因的深入研究提供理論依據(jù)，為進(jìn)一步解析AP2/ERF基因功能奠定基礎(chǔ)

6、。
　　4.利用Q-PCR技術(shù)對抗感青枯病自交系接種青枯菌后的差異分析結(jié)果表明：SmERF34、SmERF39、SmERF60、SmERF62、SmERF80、SmERF88、SmERF100等24個SmERF基因可能與茄子抗青枯病相關(guān)。
　　5.建立了基于PDS（八氫番茄紅素脫氫酶）的VIGS沉默體系并構(gòu)建了青枯菌處理?xiàng)l件下存在顯著表達(dá)差異的8個基因VIGS載體，沉默后表達(dá)分析及接種處理發(fā)現(xiàn)SmERF66,SmERF88參

7、與茄子抗青枯病過程。
　　結(jié)論:本研究在進(jìn)化水平上對青枯菌菌株進(jìn)行了分析，為茄子抗青枯病研究提供數(shù)據(jù)支持。國內(nèi)外首次對茄子ERF轉(zhuǎn)錄因子家族開展生物信息學(xué)分析，闡明茄子ERF轉(zhuǎn)錄因子的成員及家族劃分。茄子ERF轉(zhuǎn)錄因子存在組織表達(dá)差異、氧化脅迫、激素脅迫分析表明ERF轉(zhuǎn)錄因子參與茄子逆境脅迫條件下的防御應(yīng)答反應(yīng)。在茄子抗感青枯病自交系接種處理后發(fā)現(xiàn)有24個基因受青枯菌誘導(dǎo)表達(dá)，ERF轉(zhuǎn)錄因子沉默植株在接種青枯菌條件下存在抗病性差異