高溫介導N基因?qū)MV免疫喪失的代謝輪廓分析.pdf

1、由煙草花葉病毒（Tobacco mosaic virus，TMV）侵染煙草所引起的煙草花葉病毒病是一種危害嚴重的煙草病害，在我國乃至全世界廣泛發(fā)生，嚴重影響煙草的品質(zhì)和質(zhì)量。對TMV免疫品種枯斑三生（Nicotiana tabacum var. Samsun NN)含有TMV抗性基因N。N基因具有溫度敏感性，在低于28℃時，TMV侵染含有N基因的煙草能夠發(fā)生過敏反應(yīng)，繼而誘發(fā)系統(tǒng)獲得抗性，而在溫度高于28℃時，TMV侵染煙草表現(xiàn)為花葉癥

2、狀，N基因?qū)MV的免疫特性喪失。本研究利用代謝組學的研究方法，在TMV侵染和未侵染條件下，研究不同溫度和TMV侵染后不同時間點代謝物變化來揭示對 TMV免疫寄主N基因失活前后物質(zhì)的變化規(guī)律，輔以分子手段加以驗證，并對兩種物質(zhì)（蘋果酸和γ-氨基丁酸）的誘導抗病性進行了初步的研究。具體的結(jié)果如下：
　　1、以枯斑三生煙和TMV為主要研究材料，采用代謝組學方法，系統(tǒng)研究25℃和31℃條件下，TMV未侵染和TMV侵染后12 h、24 h

3、和48 h枯斑三生煙草的代謝輪廓差異。應(yīng)用氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）技術(shù)，結(jié)合主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘-判別分析法（OPLS-DA）對不同溫度下代謝產(chǎn)物的差異性進行分析。結(jié)果表明：GC-MS技術(shù)共檢測到49種代謝物包括氨基酸類、糖類、有機酸類、脂肪酸類、醇類以及多胺類等。在25℃常溫條件下，TMV侵染枯斑三生煙引起蘋果酸、水楊酸、γ-氨基丁酸、脯氨酸和乙醇胺等代謝物含量上調(diào)，而在31℃高溫處理N基因失活后，TMV侵染導

4、致蔗糖和肌醇含量下調(diào)、葡萄糖和果糖含量上調(diào)以及伴隨氨基酸類含量普遍上調(diào)。
　　2、用熒光定量PCR的手段分析了在不同溫度下條件下，不同侵染時間點在代謝中重要的代謝途徑相關(guān)合成酶基因的變化，分別包括與蘋果酸代謝相關(guān)的蘋果酸脫氫酶，與GABA旁路代謝相關(guān)的谷氨酸脫氫酶和γ-氨基丁酸轉(zhuǎn)移酶的相對表達量。結(jié)果顯示：蘋果酸脫氫酶在25℃條件下，侵染12 h時上調(diào)最為顯著，而在31℃條件下這一時間點出現(xiàn)在24 h；谷氨酸脫氫酶在25℃條件下上

5、調(diào)幅度大于31℃條件下；對于γ-氨基丁酸轉(zhuǎn)移酶，在25℃條件下，在48 h出現(xiàn)顯著上調(diào)，在31℃條件下并無顯著變化。
　　3、從篩選到的差異性代謝物中，選取了較具有研究價值的γ-氨基丁酸和蘋果酸進行了誘導抗TMV的初步研究。結(jié)果顯示：在用γ-氨基丁酸和蘋果酸誘導處理紅花大金元48 h后，用TMV侵染煙草植株，植株顯示了良好的抗TMV特性。γ-氨基丁酸誘導抗病性最適濃度為5 mmol/L，降低率為55.3％。蘋果酸誘導抗病性最適濃度