利用表達(dá)分析和基因沉默方法研究防衛(wèi)反應(yīng)基因與小麥抗白粉病反應(yīng)的關(guān)系.pdf

1、小麥白粉病是由禾本科布氏白粉菌小麥專化型(Blumeriagraminisf.sp.Tritici,Bgt)引起的小麥真菌性病害,在全世界范圍內(nèi)廣泛流行,嚴(yán)重影響小麥產(chǎn)量。實(shí)踐證明,通過(guò)改善栽培的方法和使用農(nóng)藥來(lái)控制病害都不是最有效和環(huán)境友好的方法。只有經(jīng)傳統(tǒng)育種或分子育種方法修飾或改良遺傳物質(zhì)、引入抗性基因才是應(yīng)對(duì)小麥白粉病病害的根本所在,而這又有賴于對(duì)植物與病原體互作分子機(jī)制的深入理解,對(duì)抗病過(guò)程涉及信號(hào)通路、基因網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確把握,以

2、及重要基因的克隆和功能分析。本研究從小麥重要防衛(wèi)反應(yīng)基因中選擇1個(gè)硫代硫酸硫轉(zhuǎn)移酶基因TaTST,2個(gè)幾丁質(zhì)酶基因TaCht2和TaCht4和2個(gè)p-1,3-葡聚糖苷酶基因TaGlb3s2和TaGlb3s6,對(duì)它們?cè)谛←溈拱追鄄》磻?yīng)中的重要作用進(jìn)行了深入分析。1硫代硫酸硫轉(zhuǎn)移酶基因TaTST與小麥抗白粉病反應(yīng)的關(guān)系研究硫代硫酸硫轉(zhuǎn)移酶參與植物體內(nèi)的硫代謝、氰化物的清除以及活性氧的生成與清除,與植物抗病反應(yīng)密切相關(guān)。小麥抗、感白粉病近等基

3、因系材料在接種白粉菌后均誘導(dǎo)表達(dá)硫代硫酸硫轉(zhuǎn)移酶基因TaTST,并在接種后0-48h內(nèi)呈現(xiàn)2次誘導(dǎo)峰值,分別與白粉菌初次接觸識(shí)別、附著胞侵入和吸器形成時(shí)間相對(duì)應(yīng),也與2次氧突發(fā)時(shí)間對(duì)應(yīng)。TaTST在感病材料上的誘導(dǎo)表達(dá)水平明顯高于在抗病材料上,由此導(dǎo)致的活性氧過(guò)度清除可能是導(dǎo)致感病反應(yīng)的原因之一。TaTST也參與抗病反應(yīng)過(guò)程。利用病毒誘導(dǎo)的基因沉默技術(shù)(virus-inducedgenesilencing,VIGS)創(chuàng)造了TaTST基因

4、沉默的抗病植株。盡管充分發(fā)病時(shí)間后沉默植株葉片上并未觀察到肉眼可見(jiàn)的病斑,但侵染早期白粉菌成功侵入頻率的增加和次級(jí)菌絲的有限伸長(zhǎng)說(shuō)明TaTST沉默植株抗病水平下降。TaTST沉默導(dǎo)致乳突致密度下降和H202在細(xì)胞內(nèi)的擴(kuò)散時(shí)間延遲。因此,TaTST可能通過(guò)調(diào)節(jié)活性氧的積累和擴(kuò)散、乳突的形成等小麥-白粉菌互作早期的寄主細(xì)胞反應(yīng)而參與小麥對(duì)白粉菌的抗侵入過(guò)程。2編碼重要病程相關(guān)蛋白的幾丁質(zhì)酶基因和p-1,3-葡聚糖苷酶基因與小麥抗白粉病反應(yīng)的

5、關(guān)系研究幾丁質(zhì)酶和p-1,3-葡聚糖苷酶兩種病程相關(guān)蛋白在植物抗真菌病害方面發(fā)揮了重要作用。其作用機(jī)制可能是直接作用于真菌的細(xì)胞壁成分幾丁質(zhì)和葡聚糖,降解產(chǎn)物寡聚糖也可能作為激發(fā)子誘導(dǎo)植物細(xì)胞產(chǎn)生進(jìn)一步的防衛(wèi)反應(yīng)。本研究選取2個(gè)小麥幾丁質(zhì)酶基因TaCht2、TaCht4和2個(gè)p-1,3-葡聚糖苷酶基因TaGlb3s2、TaGlb3s6,利用表達(dá)和基因沉默分析方法對(duì)他們?cè)谛←溈拱追鄄》磻?yīng)中的功能進(jìn)行了深入研究。我們發(fā)現(xiàn),小麥抗、感白粉病近

6、等基因系材料在接種白粉菌后均誘導(dǎo)表達(dá)TaCht2、TaCht4和TaGlb3s2基因,并在接種后0-48h內(nèi)呈現(xiàn)2次誘導(dǎo)峰值。但3個(gè)基因的誘導(dǎo)表達(dá)模式及在抗、感材料上的表現(xiàn)均有所不同。利用病毒誘導(dǎo)的基因沉默技術(shù)在抗病材料上創(chuàng)造了目標(biāo)基因的沉默,定量PCR和酶活性測(cè)定均證明目標(biāo)基因表達(dá)量都有不同程度的明顯下降。人工接種小麥白粉菌48h后觀察發(fā)現(xiàn),目標(biāo)基因沉默的抗病材料植株上的白粉菌孢子侵入頻率顯著提高,表明基因沉默在一定程度上降低了沉默植