茄子ERF轉錄因子表達分析及參與抗青枯病的初步研究.pdf

1、目的:茄科類雷爾氏菌（Ralstonia solanacearum）是一種可侵染茄子植株并導致茄子青枯病的土傳性病害，感染后的植株迅速萎蔫并導致茄子大量減產。前人研究表明，AP2/ERF轉錄因子(APETALA2/ethylene-responsive factor)參與植物生長發(fā)育并在積極應對冷、熱、鹽堿、病害等環(huán)境脅迫過程中發(fā)揮重要作用。本研究對混合青枯菌菌株開展分離鑒定。通過生物信息學分析表明茄子含有130個AP2/ERF家族成員

2、，通過組織表達、氧化脅迫及抗感病自交系接種青枯菌條件下的差異表達，對ERF轉錄因子抗青枯病的機制進行研究，為后續(xù)通過基因工程手段及利用分子生物學方法研究ERF基因功能參與茄子青枯病機制及品種改良提供理論依據。
　　方法:本研究利用ISSR分子標記分析34種青枯菌菌株的親緣關系。運用生物信息學方法對茄子ERF轉錄因子進行分離鑒定，并通過Q-PCR驗證其組織表達、氧化脅迫及抗感青枯病自交系接種青枯菌處理條件下的表達差異，建立了基于八氫

3、番茄紅素脫氫酶（PDS）的VIGS沉默體系。通過構建ERF-VIGS表達載體，利用VIGS技術對8個SmERF基因開展沉默表型分析及抗病評價。
　　結果:
　　1.利用ISSR分子標記對分離的34種青枯菌菌株多樣性分析，結果表明：34種青枯菌菌株在遺傳上的距離相近，可大致分為5類。其中39和40青枯菌菌株在遺傳進化上基本相似，可認為是同一菌株。
　　2.運用生物信息學方法對茄子AP2/ERF轉錄因子家族的成員、分布、結

4、構和功能進行分析。結果表明：茄子AP2/ERF家族包含130個蛋白質，其中AP2、RAV、ERF亞家族分別含有20、2和108個成員，ERF分為DREB/CBF（41個成員）和ERF（67個成員）兩大亞族，進化分析表明二者分為11個小亞族。對SmERF轉錄因子基序分析表明：AP2/ERF含有20個重要基序，其中相同亞族ERF成員蛋白序列的氨基酸保守域構成類似，表明這些基序的存在對ERF蛋白功能的執(zhí)行是必需的。
　　3.利用Q-PC

5、R技術對38個SmERF基因進行組織表達分析，結果表明SmERF存在組織表達差異。33個SmERF基因受高溫、低溫、鹽、重金屬鎘、SA和ABA脅迫處理誘導表達；其中高溫和低溫處理的誘導表達呈現(xiàn)互補現(xiàn)象；鹽與鎘脅迫處理條件下基因表達趨勢一致；ABA和SA的處理后基因表達相似。結果表明ERF轉錄因子參與茄子逆境脅迫條件下的防御應答反應。本研究結果將為茄子AP2/ERF家族基因的深入研究提供理論依據，為進一步解析AP2/ERF基因功能奠定基礎

6、。
　　4.利用Q-PCR技術對抗感青枯病自交系接種青枯菌后的差異分析結果表明：SmERF34、SmERF39、SmERF60、SmERF62、SmERF80、SmERF88、SmERF100等24個SmERF基因可能與茄子抗青枯病相關。
　　5.建立了基于PDS（八氫番茄紅素脫氫酶）的VIGS沉默體系并構建了青枯菌處理條件下存在顯著表達差異的8個基因VIGS載體，沉默后表達分析及接種處理發(fā)現(xiàn)SmERF66,SmERF88參

7、與茄子抗青枯病過程。
　　結論:本研究在進化水平上對青枯菌菌株進行了分析，為茄子抗青枯病研究提供數據支持。國內外首次對茄子ERF轉錄因子家族開展生物信息學分析，闡明茄子ERF轉錄因子的成員及家族劃分。茄子ERF轉錄因子存在組織表達差異、氧化脅迫、激素脅迫分析表明ERF轉錄因子參與茄子逆境脅迫條件下的防御應答反應。在茄子抗感青枯病自交系接種處理后發(fā)現(xiàn)有24個基因受青枯菌誘導表達，ERF轉錄因子沉默植株在接種青枯菌條件下存在抗病性差異