本氏煙對稻白葉枯病菌和番茄對葉霉病菌的抗性相關基因鑒定.pdf

1、基因對基因抗性(gene-for-gene resistance)和非寄主抗性(non-host resistance)是兩種重要的植物抗病性表現(xiàn)形式。植物基因對基因抗性是由植物抗病基因(resistance gene,R)決定的對攜帶互補無毒基因(avirulence gene，Avr)病原物產生的抗性；非寄主抗性是植物種水平上表現(xiàn)出的抗性，是自然界存在最廣泛持久的抗病類型。本論文研究包括兩部分內容，第一部分是對89個ACE(Avr/

2、Cf ellcited)片段的克隆及序列的生物信息學分析。第二部分采用病毒誘導基因沉默(virusindueed gene silencing，VIGS)技術，分析62個片段相應基因在稻白葉枯病菌和番茄Cf/Avr介導的過敏性反應(hypersensitive response，HR)中的作用，篩選潛在的在本氏煙對水稻白葉枯病菌的非寄主抗性和番茄對葉霉病菌的基因對基因抗性中起重要作用的基因。獲得的主要研究結果如下： 1、克隆了8

3、9個番茄Cf-4和Cf-9介導的HR產生與否差異表達的ACE基因片段，序列已登錄GenBank，登錄號為EL645744-EL645832。這89個ACE片段中79個與已知功能的基因有顯著序列同源性，對應基因涉及多種生物學功能，包括光合作用(20.3％)，代謝(14.7％)，防衛(wèi)反應(10.1％)，信號傳導(10.1％)，HR與細胞死亡(1.1％)，轉錄調控(10.1％)，蛋白合成(9％)，逆境反應(1.1％)，細胞膜融合與分泌，及膜運

4、輸(2.2％)，細胞多功能(10.1％)等。此外9個ACE片段(10.1％)同源于功能未知序列，一個ACE片段(1.1％)與已知序列無同源性。 結合本研究克隆的序列以及本實驗室從前克隆的189個ACE基因片段的研究發(fā)現(xiàn)，ACE基因中38％(106/278)在Avr4/Cf-4 和Avr9/Cf-9介導的HR產生前后表達的差異(被誘導或被抑制表達)程度有顯著區(qū)別。其中約85％(90/106)在Avr4/Cf-4介導的HR產生前后表

5、達的差異程度高于Avr9/Cf-9，表明Avr4/Cf-4介導的HR和防衛(wèi)反應比Avr9/Cf-9更強烈。編碼與光合作用相關的ACE基因大多數(shù)下調表達，而與代謝、防衛(wèi)反應、信號傳導及轉錄相關的基因片段大多數(shù)上調表達，表明Cf/Avr 介導的過敏性反應的產生誘導防衛(wèi)反應、信號傳導及轉錄等活動；但抑制光合作用。 本研究克隆的89個ACE片段中，43個(NN 36種蛋白)為與本實驗從前克隆的189個ACE基因片段，以及別的研究組克隆的

6、番茄Cf-4和Cf-9介導的HR產生與否差異表達的ACRE和ART基因片段沒有明顯序列相似性的新序列，為進一步深入分析番茄抗葉霉菌分子機理提供新的基因資源和信息。 2、以TRV為載體，采用VIGS技術，分析T62個基因在Cf-4/Avr4及水稻白葉枯病菌介導的HR中的作用。這62個基因片段包括51個ACE片段以及11個與泛素介導的蛋白降解途徑的Ca<'2+>信號傳導相關的基因片段。結果顯示：其中12個基因片段的沉默處理減弱了這兩

7、種HR，因而可能在這兩種HR中起重要作用。這12個基因分別是編碼木栓化相關陰離子過氧化物酶的ACE175，編碼枯草桿菌蛋白酶P69B的ACE150，編碼ERF/AP2轉錄因子的ACE43、編碼一種病程相關蛋白的ACE80、編碼一種脂肪酶的ACE117，編碼未知功能蛋白的ACE35、ACE95和ACE112，以及編碼泛素C-端水解酶的UBH、編碼泛素結合酶的UBC(AF332958)、UBC(L23762)和編碼泛素融合降解蛋白的UBD。

8、其中，ACE片段35、95、150和175，以及UBH，UBC(AF332958)，UBC(L23762)和UBD等8個基因片段的沉默顯著減弱TCf-4/Avr4介導的HR，因而相應基因可能在Cf-4/Avr4介導的基因對基因抗性中起作用：ACE片段35、43、80、95、112、117和175，以及UBH，UBC(L23762)，UBD等10個基因片段的沉默顯著減弱了水稻白葉枯病菌誘導的HR，因而相應基因可能在本氏煙對水稻白葉枯菌非寄