【摘 要】
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海岛棉在我国棉花的生产中占有重要的地位,而枯萎病已成为制约海岛棉高产和优质的重要原因。本课题组对海岛棉抗枯萎病已经进行了深入的研究,利用新海14和06-146构建的重组自交系及其亲本为材料,利用RNA-seq,初步筛选到多个与抗病有关的候选基因,包括病程相关蛋白基因、具有解毒功能基因及相关转录因子,发现类黄酮代谢通路在海岛棉抗枯萎病的过程中发挥着重要的作用。本研究主要基于前期的研究成果,对类黄酮代
【基金项目】
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自治区重大科技专项（项目编号:2021A02001-4）,课题主持人:曲延英教授（新疆农业大学）； 自治区重大科技专项（项目编号:2020A01002-2）,课题主持人:陈全家教授（新疆农业大学）；
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海岛棉在我国棉花的生产中占有重要的地位,而枯萎病已成为制约海岛棉高产和优质的重要原因。本课题组对海岛棉抗枯萎病已经进行了深入的研究,利用新海14和06-146构建的重组自交系及其亲本为材料,利用RNA-seq,初步筛选到多个与抗病有关的候选基因,包括病程相关蛋白基因、具有解毒功能基因及相关转录因子,发现类黄酮代谢通路在海岛棉抗枯萎病的过程中发挥着重要的作用。本研究主要基于前期的研究成果,对类黄酮代谢通路的ANR基因家族进行全基因组的鉴定及进化分析,通过表达分析确定响应的候选基因并克隆,通过VIGS和遗传转化技术对其进行功能验证,为海岛棉抗枯萎病提供可靠的候选基因。主要结论如下:1、通过对海岛棉全基因组分析鉴定,最终发现在全基因组序列中包含有69个ANR基因,分布于19条染色体上,大多数基因定位在细胞质。进化树分析结果表明,在海岛棉中ANR基因家族成员可分成5个大的亚组,在进化上相对保守。通过启动子分析,发现含有与Me JA相关的顺式作用元件最多。通过表达分析,推测Gb ANR-47基因可能参与了海岛棉对抗枯萎病菌胁迫的过程。2、利用海岛棉抗病材料克隆得到片段大小为1011bp的基因Gb ANR-47。通过表达分析发现Gb ANR-47在抗病材料中的表达量显著高于感病材料且受茉莉酸甲酯与水杨酸的诱导下。通过VIGS技术在抗病材料06-146与感病材料新海14号中沉默Gb ANR-47,与阴性对照相比沉默植株的枯萎病抗性和原花青素含量显著下降。与野生型相比过表达Gb ANR-47的T3代拟南芥植株的枯萎病抗性显著升高,而拟南芥anr突变体表的枯萎病抗性显著下降。这说明Gb ANR-47基因为海岛棉抗枯萎病性的正调节基因。3、通过VIGS技术对GbDFR和Gb F3’H基因在抗病材料06-146与感病材料新海14号中沉默,沉默植株的枯萎病抗性和原花青素含量显著下降,且Gb ANR-47的表达量也显著下降。构建GbDFR与Gb F3’H基因的植物过表达载体,将其转入海岛棉与拟南芥中。与野生型相比,转基因T3代拟南芥植株的枯萎病抗性显著上升。这说明GbDFR和Gb F3’H基因可能在Gb ANR-47基因的上游调控类黄酮代谢通路,这为研究海岛棉抗枯萎病与类黄酮代谢通路相关基因的调控机制奠定了一定的基础。
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