精胺代謝相關(guān)基因在棉花抗黃萎病中的功能.pdf

1、分類號：S2：鰻5密級：公玨單位代碼：!QQ墨魚學(xué)號：2Q1212精胺代謝相關(guān)基因在棉花抗黃萎病中的功能FunctionofSpermineMetabolismRelatedGenesinCottonVerticilliumWiltResistance學(xué)位申請人：默輝娟指導(dǎo)教師：馬峙英教授學(xué)科專業(yè)：作物遺傳育種學(xué)位類別：農(nóng)學(xué)博士授予單位：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)答辯日期：二O一五年十一月二十八日摘要JUllllUllllUlllllrlllllll

2、llllllllllllIIJY3100640棉花是世界重要的經(jīng)濟(jì)作物。棉花黃萎病是嚴(yán)重影響產(chǎn)量和品質(zhì)的土傳維管束病害。挖掘棉花抗黃萎病相關(guān)基因、解析其抗病機(jī)制對于棉花抗黃萎病遺傳改良具有重要意義。本實(shí)驗(yàn)室前期篩選黃萎病菌誘導(dǎo)的陸地棉抗病品種SSH文庫及海島棉cDNA文庫獲得了非常重要的差異表達(dá)基因，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)了多胺新陳代謝途徑基因的富集，通過實(shí)時(shí)熒光定量技術(shù)分析多胺途徑基因在黃萎病菌脅迫下的表達(dá)模式，發(fā)現(xiàn)多胺氧化酶基因GhPAO、

3、S腺苷甲硫胺酸脫羧酶基因GhSAMDC、精胺合成酶基因GhSPMS和熱精胺合成酶基因GhACL5與黃萎病抗性關(guān)系最密切，因此研究棉花PAO／SAMDC／SPMS／ACL5在黃萎病菌脅迫下的功能及抗病分子機(jī)制，將為解析抗黃萎病機(jī)制提供理論依據(jù)。主要包含以下幾方面的研究內(nèi)容：(1)利用病毒介導(dǎo)的基因沉默技術(shù)干擾棉花內(nèi)源尉0‘514^徊C‘s!PM5：糾觀5的表達(dá)，研究對黃萎病抗性的影響及關(guān)聯(lián)的底物、產(chǎn)物變化；(2)利用擬南芥進(jìn)行基因的過表達(dá)

4、操作，研究對黃萎病抗性的影響，從分子生物學(xué)、細(xì)胞學(xué)、生理生化和表型水平解析抗病分子機(jī)制；(3)通過分析不同抗感棉花品種在黃萎病菌脅迫下的多胺含量變化及多胺對黃萎病菌生長的體外抑制效應(yīng)，解析多胺水平與棉花黃萎病抗性的關(guān)系。獲得主要結(jié)果如下：1、GhPAO轉(zhuǎn)基因擬南芥表現(xiàn)出增強(qiáng)的黃萎病抗性，伴隨降低的植株體內(nèi)黃萎病菌的生物量、病癥，顯著提高了黃萎病菌脅迫進(jìn)程中的PAO酶活水平、底物腐胺、亞精胺和精胺、產(chǎn)物過氧化氫、激素水楊酸及植保素cama

5、lexin水平，并且調(diào)動(dòng)了擬南芥內(nèi)源多胺新陳代謝的14個(gè)關(guān)鍵基因的表達(dá)上調(diào)。另外，精胺和水楊酸能誘導(dǎo)擬南芥內(nèi)源多胺新陳代謝14個(gè)關(guān)鍵基因的表達(dá)上調(diào)。2、GhPAO具有典型的FADspecific吸收光譜，最適pH為80，最適溫度為40度，最適底物為精胺，GhPAO催化精胺的部分反向轉(zhuǎn)化。外源腐胺、亞精胺、熱精胺和精胺都能顯著的抑制黃萎病菌菌絲、孢子及菌落的生長，并且精胺的抑制效果最為卓越。在接種黃萎病菌前的20個(gè)抗、感棉花品種中的多胺水

6、平無明顯的規(guī)律，但是在接種黃萎病菌以后，10個(gè)抗病的棉花品種中的腐胺、亞精胺和精胺含量均明顯高于10個(gè)感病的棉花品種。3、在棉花和擬南芥中精胺積累能有效誘導(dǎo)植保素camalexin的積累，并且精胺能誘導(dǎo)植保素camalexin途徑關(guān)鍵基因絲裂原激活蛋白激酶及細(xì)胞色素P450氧化酶的表達(dá)上調(diào)。另外，植保素camalexin對黃萎病菌的生長也具有顯著的抑制作用。沉默GhPAO使棉花表現(xiàn)感病，并伴隨升高的病情指數(shù)，及受損的腐胺、亞精胺、精胺、