条锈菌诱导的小麦转录因子TaWRKY基因的克隆及表达分析

论文摘要

小麦是世界上最重要的粮食作物之一,是我国第二大粮食作物。小麦条锈病是世界上对小麦生产危害最大的病害之一,在大流行年份可以造成小麦的减产甚至绝收。目前,对于小麦条锈病的防治主要以栽种抗病品种为主,药剂、栽培防治为辅,而培育和推广抗条锈品种是最安全有效的方法。获得优良抗病品种的一个重要的基础是相关抗病基因的发掘和利用。在植物与病原菌的防卫反应中,涉及到一系列的信号传导,在此过程中转录因子发挥着重要作用,从而参与植物的抗病反应。WRKY转录因子是近年来在植物中发现的一类锌指型转录因子家族。WRKY转录因子通过与抗病相关基因启动子区的W-box结合,从而调控下游基因的表达,开启植物防卫反应系统。目前,已在拟南芥、烟草等植物中发现与植物防卫相关的WRKY转录因子,在小麦中也有WRKY转录因子TaWRKY34基因的克隆及抗白粉病的报道,但是,目前还没有WRKY转录因子参与小麦抗条锈病方面的报道。1.本研究以中国春、中国春-长穗偃麦草3E附加系为实验材料,提取RNA,引用已报道的大麦WRKY转录因子HvWRKY9基因序列引物,通过RT-PCR扩增获得长度为813bp的基因片段TaWRKY,可编码270个氨基酸残基,其中包括WRKY的保守结构域WRKYGQK。该片段与大麦HvWRKY9基因的相似度达93%,但在小麦中尚未有该序列的报道。通过对与TaWRKY相似序列的分析以及比较,可以推测TaWRKY为WRKY家族第Ⅱ组成员。2.试验材料经条锈病菌诱导后,通过荧光定量PCR技术分析可知,在中国春与中国春一长穗偃麦草3E附加系中,TaWRKY基因的表达量随诱导时间增加均上升,为上调表达。在中国春中,TaWRKY表达量在24h时达到最大值,约为初始水平的6倍；在中国春-长穗偃麦草3E附加系中,TaWRKY表达量在36小时到达一个小的峰值,约为初始水平的10倍,到了96小时的时候,表达量急剧增长,表达量激增到初始水平的40倍。说明TaWRKY可能参与到小麦对条锈病的防御反应。3.在两种材料与条锈病互作试验中,中国春-长穗偃麦草3E附加系中的TaWRKY表达量与中国春中TaWRKY表达量相比,有了显著增加,在12h,24h,36h,72 h, 96h时,中国春-长穗偃麦草中TaWRKY表达量分别约为中国春中TaWRKY表达量的2,1.5,10,3,40倍,说明在中国春背景下,长穗偃麦草3E染色体的加入增强了转录水平上小麦对条锈菌的抗性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 文献综述
• 1.1 小麦条锈病的危害及研究现状
• 1.1.1 国内外发展历史及分布
• 1.1.2 小麦条锈病的病原菌及侵染过程
• 1.1.3 小麦条锈病致病机理
• 1.1.4 小麦条锈病的流行规律
• 1.1.5 小麦条锈病的防治
• 1.2 植物的防卫反应
• 1.3 转录因子的结构与功能
• 1.3.1 转录因子的结构
• 1.3.2 转录因子的功能
• 1.4 WRKY转录因子
• 1.4.1 转录因子WRKY结构
• 1.4.2 转录因子WRKY的起源
• 1.4.3 W盒（W-box）
• 1.4.4 转录因子WRKY的生物学功能
• 1.5 实时荧光定量PCR（RQ-PCR）
• 1.5.1 实时荧光定量PCR的发展
• 1.5.2 实时荧光定量PCR原理
• 1.5.3 荧光阈值（threshold）与循环阈值（Ct值）
• 1.5.4 荧光化学方法
• 1.5.5 荧光定量PCR的应用
• 1.6 研究的目的与意义
• 2 小麦转录因子TAWRKY基因的克隆及表达特征
• 2.1 材料、试剂及仪器
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 试剂
• 2.1.3 仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 中国春-长穗偃麦草3E附加系、中国春RNA的提取
• 2.2.2 cDNA第一链的合成
• 2.2.3 TaWRKY基因的克隆
• 2.2.4 实时荧光定量PCR分析
• 3 结果与讨论
• 3.1 小麦转录因子TAWRKY的序列分析
• 3.1.1 测序结果
• 3.1.2 序列相似性分析
• 3.1.3 序列同源性分析
• 3.1.4 氨基酸序列分析
• 3.2 实时荧光定量PCR分析
• 3.3 讨论
• 4 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢