利用表達分析和基因沉默方法研究防衛(wèi)反應基因與小麥抗白粉病反應的關系.pdf

1、小麥白粉病是由禾本科布氏白粉菌小麥?；?Blumeriagraminisf.sp.Tritici,Bgt)引起的小麥真菌性病害,在全世界范圍內廣泛流行,嚴重影響小麥產量。實踐證明,通過改善栽培的方法和使用農藥來控制病害都不是最有效和環(huán)境友好的方法。只有經傳統(tǒng)育種或分子育種方法修飾或改良遺傳物質、引入抗性基因才是應對小麥白粉病病害的根本所在,而這又有賴于對植物與病原體互作分子機制的深入理解,對抗病過程涉及信號通路、基因網絡的準確把握,以

2、及重要基因的克隆和功能分析。本研究從小麥重要防衛(wèi)反應基因中選擇1個硫代硫酸硫轉移酶基因TaTST,2個幾丁質酶基因TaCht2和TaCht4和2個p-1,3-葡聚糖苷酶基因TaGlb3s2和TaGlb3s6,對它們在小麥抗白粉病反應中的重要作用進行了深入分析。1硫代硫酸硫轉移酶基因TaTST與小麥抗白粉病反應的關系研究硫代硫酸硫轉移酶參與植物體內的硫代謝、氰化物的清除以及活性氧的生成與清除,與植物抗病反應密切相關。小麥抗、感白粉病近等基

3、因系材料在接種白粉菌后均誘導表達硫代硫酸硫轉移酶基因TaTST,并在接種后0-48h內呈現(xiàn)2次誘導峰值,分別與白粉菌初次接觸識別、附著胞侵入和吸器形成時間相對應,也與2次氧突發(fā)時間對應。TaTST在感病材料上的誘導表達水平明顯高于在抗病材料上,由此導致的活性氧過度清除可能是導致感病反應的原因之一。TaTST也參與抗病反應過程。利用病毒誘導的基因沉默技術(virus-inducedgenesilencing,VIGS)創(chuàng)造了TaTST基因

4、沉默的抗病植株。盡管充分發(fā)病時間后沉默植株葉片上并未觀察到肉眼可見的病斑,但侵染早期白粉菌成功侵入頻率的增加和次級菌絲的有限伸長說明TaTST沉默植株抗病水平下降。TaTST沉默導致乳突致密度下降和H202在細胞內的擴散時間延遲。因此,TaTST可能通過調節(jié)活性氧的積累和擴散、乳突的形成等小麥-白粉菌互作早期的寄主細胞反應而參與小麥對白粉菌的抗侵入過程。2編碼重要病程相關蛋白的幾丁質酶基因和p-1,3-葡聚糖苷酶基因與小麥抗白粉病反應的

5、關系研究幾丁質酶和p-1,3-葡聚糖苷酶兩種病程相關蛋白在植物抗真菌病害方面發(fā)揮了重要作用。其作用機制可能是直接作用于真菌的細胞壁成分幾丁質和葡聚糖,降解產物寡聚糖也可能作為激發(fā)子誘導植物細胞產生進一步的防衛(wèi)反應。本研究選取2個小麥幾丁質酶基因TaCht2、TaCht4和2個p-1,3-葡聚糖苷酶基因TaGlb3s2、TaGlb3s6,利用表達和基因沉默分析方法對他們在小麥抗白粉病反應中的功能進行了深入研究。我們發(fā)現(xiàn),小麥抗、感白粉病近

6、等基因系材料在接種白粉菌后均誘導表達TaCht2、TaCht4和TaGlb3s2基因,并在接種后0-48h內呈現(xiàn)2次誘導峰值。但3個基因的誘導表達模式及在抗、感材料上的表現(xiàn)均有所不同。利用病毒誘導的基因沉默技術在抗病材料上創(chuàng)造了目標基因的沉默,定量PCR和酶活性測定均證明目標基因表達量都有不同程度的明顯下降。人工接種小麥白粉菌48h后觀察發(fā)現(xiàn),目標基因沉默的抗病材料植株上的白粉菌孢子侵入頻率顯著提高,表明基因沉默在一定程度上降低了沉默植