【摘 要】
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黄瓜(Cucumis sativus L.)是我国广为栽培的主要蔬菜作物。白粉病(powdery mildew,PM)是危害黄瓜生产的主要病害之一,严重影响黄瓜的产量和品质。本实验室前期研究表明,利用AZD8055抑制雷帕霉素靶蛋白(Target of Rapamycin,TOR)激酶活性后,黄瓜抗白粉病的能力明显提高,幼苗生长发育受到一定程度抑制。TOR是真核生物中进化保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激
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黄瓜(Cucumis sativus L.)是我国广为栽培的主要蔬菜作物。白粉病(powdery mildew,PM)是危害黄瓜生产的主要病害之一,严重影响黄瓜的产量和品质。本实验室前期研究表明,利用AZD8055抑制雷帕霉素靶蛋白(Target of Rapamycin,TOR)激酶活性后,黄瓜抗白粉病的能力明显提高,幼苗生长发育受到一定程度抑制。TOR是真核生物中进化保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,植物TOR激酶能整合营养、能量、激素和环境信号等,协调参与到胚胎发生、分生组织激活、营养器官生长、开花、衰老等各个生命阶段。近年研究也发现TOR在植物响应生物胁迫过程中发挥重要调控作用,但其作用机制还不清楚。本研究利用高通量RNA-Seq和q RT-PCR技术等,从转录水平上分析了TOR激酶活性受抑制的情况下黄瓜白粉病抗性相关信号通路的变化情况,鉴定响应白粉病菌侵染的黄瓜差异表达基因,解析TOR信号调控黄瓜抗白粉病的作用机制;并利用黄瓜基因瞬时表达技术等,探究了差异基因Cs MYB62在调控黄瓜白粉病抗性中的作用,为进一步探究TOR调控黄瓜生长发育与防御反应的作用机理奠定基础。主要研究结果如下:1.结合TOR抑制剂AZD8055预处理,利用高通量RNA-Seq技术研究了TOR激酶活性受抑制情况下黄瓜白粉病抗性相关基因的表达变化。(1)黄瓜幼苗TOR受到抑制(DMSO VS AZD)时,差异基因主要富集在膜的组成部分。富集的KEGG途径主要包括苯丙烷生物合成途径、亚油酸代谢途径、亚苯丙氨酸代谢途径、植物-病原体相互作用、淀粉和蔗糖代谢途径、谷胱甘肽代谢途径、MAPK信号途径、二萜生物合成途径、泛醌和其他萜类醌生物合成途径、植物激素信号转导途径等。(2)黄瓜幼苗受到白粉病侵染(DMSO VS DMSOP)时,差异基因主要富集在光合作用中。富集的KEGG途径包括光合作用信号途径、苯丙烷生物合成途径、黄酮类生物合成途径、戊糖和葡萄糖醛酸相互转化途径、植物激素信号转导途径、MAPK信号途径等。(3)TOR受到抑制情况下,接种白粉病菌(AZD VS AZDP)引起的差异基因主要富集光合作用、氧化还原反应等功能。富集的KEGG途径包括光合作用途径、亚油酸代谢途径、类胡萝卜素合成途径、烟酸和烟酰胺代谢途径、硒化合物代谢途径、卟啉和叶绿素代谢途径等。(4)白粉病菌侵染下,AZD预处理(DMSOP VS AZDP)引起的差异基因主要富集在光合作用和叶绿体中。富集的KEGG途径主要包括光合作用途径、类胡萝卜素生物合成途径、卟啉和叶绿素代谢途径、苯丙氨酸代谢途径、苯丙烷生物合成途径、黄酮类生物合成途径、淀粉和蔗糖代谢途径、乙醛酸和二羧酸代谢途径等。(5)利用q RT-PCR技术分析部分候选基因的差异表达模式,研究表明MYB等转录因子和光合作用相关基因等能被黄瓜白粉病菌强烈诱导表达。2.应用In-Fusion同源重组方法,构建Cs MYB62基因的瞬时沉默载体和瞬时过表达载体,利用农杆菌转化技术,成功获得Cs MYB62基因的瞬时沉默和过表达株系,并在接种白粉病菌后进行抗病性鉴定。研究结果表明,Cs MYB62瞬时过表达能降低黄瓜对白粉病的抗性,而Cs MYB62瞬时沉默能提高黄瓜对白粉病的抗性,初步明确了Cs MYB62基因在黄瓜抗白粉病过程中起负调控作用。
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