本文主要研究内容
作者陈发晶（2019）在《TaSBT1基因参与小麦抗条锈病的研究》一文中研究指出：小麦条锈病是由专性寄生真菌——条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis f.sp.tritici)引起的一种严重危害小麦生产的流行性真菌病害,对全球小麦生产造成了巨大的经济损失。为实现小麦条锈病的持久防控,寻找新的能有效激发小麦防卫反应的基因资源是主要措施之一。此前多项研究报道类枯草杆菌蛋白酶(subtilases,SBTs)可以在植物—病原互作过程中诱导寄主的过敏性坏死反应(HR)和系统获得抗性(SAR),在植物抗病反应中起到重要作用。然而,关于植物类枯草杆菌蛋白酶家族基因在与活体营养专性寄生真菌互作的报道较少,尤其是小麦-条锈菌互作方面。本试验室前期研究发现一个小麦类枯草杆菌蛋白酶TaSBT1可能参与小麦-Pst非亲和互作,但编码该蛋白的基因特性及其具体的功能和作用方式尚不清楚。本研究主要利用生物信息学分析、亚细胞定位技术、病毒诱导的基因沉默、qRT-PCR等方法对编码该蛋白的基因TaSBT1的基本特性和功能进行了研究。研究结果为丰富小麦信号传递途径,揭示小麦抗条锈病分子机理奠定了理论基础。主要研究结果如下:1、TaSBT1基因的基本特性:TaSBT1在小麦基因组中具有三个同源序列TaSBT1a、TaSBT1b、TaSBT1d,分别位于小麦4A、4B、4D染色体上,TaSBT1a开放阅读框长2,304 bp,编码767个氨基酸,其编码蛋白分子量为78.47 kD,理论等电点为5.79;TaSBT1b的ORF长2,310 bp,编码769个氨基酸,其编码蛋白分子量为78.61 kD,理论等电点为5.99;TaSBT1d的ORF长2,295 bp,编码764个氨基酸,其编码蛋白分子量为78.25 kD,理论等电点为5.71。TaSBT1编码蛋白由信号肽、原结构域、类枯草杆菌蛋白酶结构域、蛋白酶相关结构域构成,与许多植物的类枯草杆菌蛋白酶亲缘关系较近,与山羊草同源序列相似性高达99%。预测发现三个TaSBT1同源蛋白均具有N端信号肽,并且利用酵母信号肽筛选系统成功验证了其编码蛋白信号肽的分泌功能,亚细胞定位结果也同时证明了TaSBT1蛋白定位于细胞质膜外侧。2、TaSBT1基因功能:通过qRT-PCR技术分析TaSBT1基因在小麦与条锈菌的互作中的表达特征,结果显示TaSBT1a、TaSBT1b、TaSBT1d均在非亲和互作中的12—24 h之间有强烈的上调表达,其中TaSBT1b在接种后12 h表达量最高为对照的7.2倍,TaSBT1a、TaSBT1d分别为对照的4.3倍、6.2倍;三者在接种后24 h也显著高于对照,为未接种对照的2.5倍;而在亲和互作中表达量无显著变化。由此推测TaSBT1基因可能参与小麦对条锈菌的防御机制。采用农杆菌瞬时表达技术在烟草叶片中超量表达TaSBT1基因可以诱发植物细胞死亡,表明TaSBT1蛋白参与植物抗病反应中的PCD反应。进一步利用BSMV介导的基因沉默技术,选取目的基因的2个特异片段对小麦中的TaSBT1基因进行沉默,接种条锈菌非亲和小种CYR20的对照小麦叶片观察到明显的过敏性坏死,但沉默植株产生大量的夏孢子堆;接种亲和小种CYR33的小麦叶片观察到目的基因沉默植株与对照相比产孢量无明显变化,均产生大量夏孢子堆,并且通过台盼蓝染色发现后期沉默植株坏死面积相比对照植株减少。qRT-PCR分析证明沉默植株在接种CYR20和CYR33后,TaSBT1基因表达量均有不同程度下降。进一步说明TaSBT1基因沉默植株对CYR20的抗性显著下降。3、TaSBT1基因可能参与的抗病信号途径:通过外源激素SA、MeJA、ETH处理发现TaSBT1a、TaSBT1b、TaSBT1d基因均在SA处理0.5 h后被诱导上调表达,而在MeJA和ETH诱导后无显著变化,由此推测TaSBT1基因可能参与水杨酸信号转导途径。另外,利用TaSBT1的同源蛋白AtSBT1.7蛋白进行STRING预测,发现互作可能性较高的蛋白有果胶甲酯酶抑制剂PMEI(AT2G47670)、白细胞介素-I-受体家族蛋白酶(AT2G17055)、类受体激酶BAM1(MPA24.5)、粘液质修饰蛋白(MUM2)和AAA型ATP酶家族蛋白(AT3G24530)。通过测定PME活性验证TaSBT1和PMEI的作用,发现TaSBT1基因沉默叶片的粗蛋白酶液与对照植株相比在钌红染色的琼脂糖凝胶培养基上显现更浅的颜色,暗示其PME活性提高。由此说明TaSBT1可以通过调节植物PME活性来影响植物抗病性,且TaSBT1基因沉默植株的PME活性降低,暗示TaSBT1基因可以提高植株PME活性。综上所述,TaSBT1基因编码类枯草杆菌蛋白酶,该基因参与小麦与条锈菌非亲和互作过程,并调控小麦对条锈菌的抗病性。本研究为深入了解类枯草杆菌蛋白酶参与调控小麦对条锈菌免疫应答的分子机制奠定理论基础,对持续全面防治小麦条锈病具有重要的理论意义。
Abstract
xiao mai tiao xiu bing shi you zhuan xing ji sheng zhen jun ——tiao xing bing xiu jun xiao mai zhuan hua xing (Puccinia striiformis f.sp.tritici)yin qi de yi chong yan chong wei hai xiao mai sheng chan de liu hang xing zhen jun bing hai ,dui quan qiu xiao mai sheng chan zao cheng le ju da de jing ji sun shi 。wei shi xian xiao mai tiao xiu bing de chi jiu fang kong ,xun zhao xin de neng you xiao ji fa xiao mai fang wei fan ying de ji yin zi yuan shi zhu yao cuo shi zhi yi 。ci qian duo xiang yan jiu bao dao lei ku cao gan jun dan bai mei (subtilases,SBTs)ke yi zai zhi wu —bing yuan hu zuo guo cheng zhong you dao ji zhu de guo min xing huai si fan ying (HR)he ji tong huo de kang xing (SAR),zai zhi wu kang bing fan ying zhong qi dao chong yao zuo yong 。ran er ,guan yu zhi wu lei ku cao gan jun dan bai mei jia zu ji yin zai yu huo ti ying yang zhuan xing ji sheng zhen jun hu zuo de bao dao jiao shao ,you ji shi xiao mai -tiao xiu jun hu zuo fang mian 。ben shi yan shi qian ji yan jiu fa xian yi ge xiao mai lei ku cao gan jun dan bai mei TaSBT1ke neng can yu xiao mai -Pstfei qin he hu zuo ,dan bian ma gai dan bai de ji yin te xing ji ji ju ti de gong neng he zuo yong fang shi shang bu qing chu 。ben yan jiu zhu yao li yong sheng wu xin xi xue fen xi 、ya xi bao ding wei ji shu 、bing du you dao de ji yin chen mo 、qRT-PCRdeng fang fa dui bian ma gai dan bai de ji yin TaSBT1de ji ben te xing he gong neng jin hang le yan jiu 。yan jiu jie guo wei feng fu xiao mai xin hao chuan di tu jing ,jie shi xiao mai kang tiao xiu bing fen zi ji li dian ding le li lun ji chu 。zhu yao yan jiu jie guo ru xia :1、TaSBT1ji yin de ji ben te xing :TaSBT1zai xiao mai ji yin zu zhong ju you san ge tong yuan xu lie TaSBT1a、TaSBT1b、TaSBT1d,fen bie wei yu xiao mai 4A、4B、4Dran se ti shang ,TaSBT1akai fang yue dou kuang chang 2,304 bp,bian ma 767ge an ji suan ,ji bian ma dan bai fen zi liang wei 78.47 kD,li lun deng dian dian wei 5.79;TaSBT1bde ORFchang 2,310 bp,bian ma 769ge an ji suan ,ji bian ma dan bai fen zi liang wei 78.61 kD,li lun deng dian dian wei 5.99;TaSBT1dde ORFchang 2,295 bp,bian ma 764ge an ji suan ,ji bian ma dan bai fen zi liang wei 78.25 kD,li lun deng dian dian wei 5.71。TaSBT1bian ma dan bai you xin hao tai 、yuan jie gou yu 、lei ku cao gan jun dan bai mei jie gou yu 、dan bai mei xiang guan jie gou yu gou cheng ,yu hu duo zhi wu de lei ku cao gan jun dan bai mei qin yuan guan ji jiao jin ,yu shan yang cao tong yuan xu lie xiang shi xing gao da 99%。yu ce fa xian san ge TaSBT1tong yuan dan bai jun ju you Nduan xin hao tai ,bing ju li yong jiao mu xin hao tai shai shua ji tong cheng gong yan zheng le ji bian ma dan bai xin hao tai de fen bi gong neng ,ya xi bao ding wei jie guo ye tong shi zheng ming le TaSBT1dan bai ding wei yu xi bao zhi mo wai ce 。2、TaSBT1ji yin gong neng :tong guo qRT-PCRji shu fen xi TaSBT1ji yin zai xiao mai yu tiao xiu jun de hu zuo zhong de biao da te zheng ,jie guo xian shi TaSBT1a、TaSBT1b、TaSBT1djun zai fei qin he hu zuo zhong de 12—24 hzhi jian you jiang lie de shang diao biao da ,ji zhong TaSBT1bzai jie chong hou 12 hbiao da liang zui gao wei dui zhao de 7.2bei ,TaSBT1a、TaSBT1dfen bie wei dui zhao de 4.3bei 、6.2bei ;san zhe zai jie chong hou 24 hye xian zhe gao yu dui zhao ,wei wei jie chong dui zhao de 2.5bei ;er zai qin he hu zuo zhong biao da liang mo xian zhe bian hua 。you ci tui ce TaSBT1ji yin ke neng can yu xiao mai dui tiao xiu jun de fang yu ji zhi 。cai yong nong gan jun shun shi biao da ji shu zai yan cao xie pian zhong chao liang biao da TaSBT1ji yin ke yi you fa zhi wu xi bao si wang ,biao ming TaSBT1dan bai can yu zhi wu kang bing fan ying zhong de PCDfan ying 。jin yi bu li yong BSMVjie dao de ji yin chen mo ji shu ,shua qu mu de ji yin de 2ge te yi pian duan dui xiao mai zhong de TaSBT1ji yin jin hang chen mo ,jie chong tiao xiu jun fei qin he xiao chong CYR20de dui zhao xiao mai xie pian guan cha dao ming xian de guo min xing huai si ,dan chen mo zhi zhu chan sheng da liang de xia bao zi dui ;jie chong qin he xiao chong CYR33de xiao mai xie pian guan cha dao mu de ji yin chen mo zhi zhu yu dui zhao xiang bi chan bao liang mo ming xian bian hua ,jun chan sheng da liang xia bao zi dui ,bing ju tong guo tai pan lan ran se fa xian hou ji chen mo zhi zhu huai si mian ji xiang bi dui zhao zhi zhu jian shao 。qRT-PCRfen xi zheng ming chen mo zhi zhu zai jie chong CYR20he CYR33hou ,TaSBT1ji yin biao da liang jun you bu tong cheng du xia jiang 。jin yi bu shui ming TaSBT1ji yin chen mo zhi zhu dui CYR20de kang xing xian zhe xia jiang 。3、TaSBT1ji yin ke neng can yu de kang bing xin hao tu jing :tong guo wai yuan ji su SA、MeJA、ETHchu li fa xian TaSBT1a、TaSBT1b、TaSBT1dji yin jun zai SAchu li 0.5 hhou bei you dao shang diao biao da ,er zai MeJAhe ETHyou dao hou mo xian zhe bian hua ,you ci tui ce TaSBT1ji yin ke neng can yu shui yang suan xin hao zhuai dao tu jing 。ling wai ,li yong TaSBT1de tong yuan dan bai AtSBT1.7dan bai jin hang STRINGyu ce ,fa xian hu zuo ke neng xing jiao gao de dan bai you guo jiao jia zhi mei yi zhi ji PMEI(AT2G47670)、bai xi bao jie su -I-shou ti jia zu dan bai mei (AT2G17055)、lei shou ti ji mei BAM1(MPA24.5)、nian ye zhi xiu shi dan bai (MUM2)he AAAxing ATPmei jia zu dan bai (AT3G24530)。tong guo ce ding PMEhuo xing yan zheng TaSBT1he PMEIde zuo yong ,fa xian TaSBT1ji yin chen mo xie pian de cu dan bai mei ye yu dui zhao zhi zhu xiang bi zai liao gong ran se de qiong zhi tang ning jiao pei yang ji shang xian xian geng jian de yan se ,an shi ji PMEhuo xing di gao 。you ci shui ming TaSBT1ke yi tong guo diao jie zhi wu PMEhuo xing lai ying xiang zhi wu kang bing xing ,ju TaSBT1ji yin chen mo zhi zhu de PMEhuo xing jiang di ,an shi TaSBT1ji yin ke yi di gao zhi zhu PMEhuo xing 。zeng shang suo shu ,TaSBT1ji yin bian ma lei ku cao gan jun dan bai mei ,gai ji yin can yu xiao mai yu tiao xiu jun fei qin he hu zuo guo cheng ,bing diao kong xiao mai dui tiao xiu jun de kang bing xing 。ben yan jiu wei shen ru le jie lei ku cao gan jun dan bai mei can yu diao kong xiao mai dui tiao xiu jun mian yi ying da de fen zi ji zhi dian ding li lun ji chu ,dui chi xu quan mian fang zhi xiao mai tiao xiu bing ju you chong yao de li lun yi yi 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自西南大学的陈发晶，发表于刊物西南大学2019-09-24论文，是一篇关于小麦论文,条锈病论文,抗病论文,西南大学2019-09-24论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自西南大学2019-09-24论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
标签：小麦论文; 条锈病论文; 抗病论文; 西南大学2019-09-24论文;