白粉菌诱导下小麦抗病相关转录因子的筛选及初步分析

论文摘要

小麦是世界重要的粮食作物,养活了世界40%的人口,然而,由于白粉病日趋加重,严重威胁了小麦的产量和品质。转录因子作为植物体内一类重要的基因表达调节蛋白,通过与基因上游启动子特异序列的相互作用,调节基因的表达水平。一些植物转录因子对防卫反应基因的表达起着重要的调控作用,因此,研究转录因子在小麦抗白粉病反应中的表达模式对于深入认识小麦白粉病形成的分子机制,进而利用转录因子开展小麦抗病分子育种均具有重要科学价值和实际意义。本研究以在植物抗病反应中起重要调控作用的MYB、bZIP转录因子为研究对象,在实验室构建的小麦cDNA全长库以及NCBI和TIGR小麦EST数据库中,获得10条cDNA序列,通过BLASTX和DNAMAN预测蛋白序列,并通过PROS1TE及Pfam扫描比对,对序列进行结构预测及初步分析。利用实时荧光定量PCR技术对24h内4个MYB类和6个bZIP类转录因子基因在白粉菌诱导下的表达模式进行了初步研究。其主要结果如下：1、通过PROS1TE及Pfam扫描比对,对序列进行蛋白质结构预测发现：（a）4个基因编码的蛋白质属于MYB类转录因子,TaMYB23和TaMYBpd2属于具有R2和R3重复单位的R2R3-MYB蛋白亚类,TaMYBpd6属于R1R2R3-MYB蛋白亚类,TaMYB107具有MYB-like保守域。另外,在TaMYB23编码的蛋白质序列上游和下游分别存在一个核定位信号区（10-38）和一个转录激活区（390-400）；在TaMYBpd6编码的蛋白质上游存在一个转录激活区（22-31）,在下游存在一个核定位信号区（458-469）。（b）6个基因所编码的蛋白质属于bZIP转录因子,除了TabZIP73之外,其他5个成员还具有其他的一些结构域：在TabZIP15和TabZIPpd16蛋白结构中分别预测到了一个G-box binding protein MFMR,并且在TabZIPpd16的MFMR中富含脯氨酸,脯氨酸含量达到了15.2%。在TabZIP57、TabZIP15和TabZIPpd17编码的转录因子中发现了不同特征的转录激活区,而在TabZIP73、TabZIPp16和TabZIPpd10蛋白结构中没有典型的转录激活区；在TabZIPpd10编码的蛋白结构中发现一个核定位信号区。2、实时荧光定量PCR结果显示：（a）白粉菌接种处理后,在抗病材料和感病材料中均能够受其诱导表达的基因有TaMYBpd2、TaMYBpd6、TaMYB23、TaMYB107、TabZIP15、TabZIP57和TabZIPpd17。但是TabZIP15和TabZIPpd17表达规律在抗感材料中是一致的,没有明显的差异,可能与抗病不相关；基因TaMYB107在接菌后的感病材料中的表达量明显高于抗病材料,可能与感病性有关。而基因TaMYBpd2受白粉菌诱导后,能够持续表达,且表达量明显高于感病材料；基因TaMYBpd6在与白粉菌互作过程中,解除了在正常生长条件下的抑制状态,受白粉菌诱导后激活；基因TaMYB23受白粉菌诱导后在抗病材料中反应要早于感病材料,可能与抗病材料中的Pm13基因存在一定的互作效应有关。基因TabZIP57在接菌后16h抗病材料中的表达量是其他对照材料的2倍,可能与抗病相关。因此,推测TaMYBpd2.TaMYBpd6.TaMYB23和TabZIP57可能与抗病反应相关。（b）基因TabZIPpd16和TabZIP73仅仅在抗病材料中被诱导表达,而在感病材料中不被诱导,但是基因TabZIP73在抗病材料中,接菌后基因表达明显早于未接菌的材料,并且在接菌的感病材料中的表达比在抗病材料中要强,因此基因TabZIP73的表达模式比较复杂,还需要进一步研究分析,而基因TabZIPpdl 6的表达在抗感材料之间差异明显,可能与抗病相关。（c）基因TabZIPpd10的表达在接菌处理和未接菌对照及材料之间没有明显的差异,但是抗病材料的表达水平一直高于感病材料,即使不是诱导表达也可能与抗病性相关。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 植物抗病性
• 1.1.1 植物抗病性的分类
• 1.1.2 植物的抗病机制
• 1.2 植物转录因子
• 1.2.1 转录因子的结构特点
• 1.2.1.1 DNA结合域
• 1.2.1.2 转录调控区
• 1.2.1.3 寡聚化位点
• 1.2.1.4 核定位信号
• 1.2.2 植物中抗病相关转录因子
• 1.2.2.1 bZIP
• 1.2.2.2 MYB
• 1.2.2.3 ERF
• 1.2.2.4 WRKY
• 1.3 实时荧光定量PCR的原理与应用
• 1.3.1 实时荧光定量PCR的原理
• 1.3.2 实时荧光定量PCR的方法
• 1.3.3 实时荧光定量PCR的应用
• 1.4 立题依据
• 2 材料与方法
• 2.1 实验材料与菌种
• 2.2 主要试剂
• 2.3 引物设计
• 2.4 实验方法
• 2.4.1 候选基因收集和序列分析
• 2.4.2 材料种植
• 2.4.3 白粉病菌接种及取样
• 2.4.4 小麦总RNA提取
• 2.4.5 DNase Ⅰ消化处理
• 2.4.6 cDNA第一链合成
• 2.4.7 实时荧光定量PCR
• 2.4.8 数据分析
• 3 结果与分析
• 3.1 基因编码蛋白的序列分析
• 3.2 材料抗性鉴定
• 3.3 小麦总RNA的提取及检测
• 3.4 熔解曲线分析
• 3.5 相对标准曲线的建立
• 3.6 目的基因在抗感材料中的表达模式分析
• 3.6.1 接菌后基因的表达量在抗病材料中明显增强
• 3.6.2 接菌后抗病材料中基因的表达量低于感病材料
• 3.6.3 接菌后在抗病材料中基因表达的峰值早于感病材料
• 3.6.4 接菌后在抗病材料中基因表达的峰值晚于感病材料
• 3.6.5 接菌后在抗感材料中基因的表达量差异不明显
• 4 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 附录