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油菜(Brassicanapus)是世界重要的油料作物和食用油来源,在我国国民经济中占据着重要的地位。菌核病是油菜的最主要病害,严重制约着油菜生产。抗病性是油菜的主要育种目标之一,然而,菌核病抗性与另一主要育种目标早花早熟负相关,长期以来该矛盾一直未得到解决。本实验室在前期油菜QTLs研究中挑选了一个可能控制早花的候选基因(BnEMB2,Embrace Of ERBody2),该基因功能未知,其近缘物种拟南芥中的同源基因为AtRDR(At5g24290),遗传研究证明其为早花控制基因,且具有两个可变剪接体AtRDR1(At5g24290.1)和AtRDR2(At5g24290.2)。在对AtRDR启动子区域的分析中发现其启动子区域富含抗逆顺式元件,因此推测该基因有可能与植物的抗病性相关,本文对AtRDR基因抗病功能进行了研究。获得了以下结果:1.AtRDR基因介导的拟南芥对菌核病抗性。对AtRDR的转基因材料进行菌核病抗性鉴定。接种植株包括AtRDR过表达材料、T-DNA插入突变体以及对照野生型。接种方法为苗期叶菌丝块接种。鉴定结果表明,在接种后48小时,AtRDR超表达植株的病斑显著大于对照和插入突变体,而AtRDR插入突变体的病斑最小,即该基因负调控了植株对菌核病的抗性。进一步地通过q-PCR检测了 AtRDR对防御基因表达的影响。这里选择了防御反应主要途径水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)途径的指示基因PR1和PDF1.2及ROS相关基因RbohB。结果表明,在接种后48h,过表AtRDR1和AtRDR2的植株其AtPR1表达水平显著高于突变体和对照;AtRbohB表达量相似;与上述相反,插入突变体的AtPDF1.2表达量显著高于过表达植株和野生型。因此,推测AtRDR负调控植株对菌核病的抗性可能是通过负调控JA途径和正调控SA途径而实现的。2.AtRDR互作蛋白研究。通过酵母双杂交和BiFC试验对AtRDR互作蛋白的分析表明,AtRDR直接与AtLTP1、AtPDF2.2互作;进一步地通过AtRDR。3.与AtRDR互作的蛋白AtLTP1和AtPDF2.2及所属基因家族的生物信息分析。基于全基因组测序信息,我们对拟南芥、白菜、甘蓝和油菜中的LTP以及PDF基因家族成员进行了鉴定和系统发育分析。四个物种中共鉴定到83个LTP基因和56个PDF基因,分别形成五组和三个亚组。LTP及PDF家族成员其启动子区域均富含TC-rich repeats元件、LTRE、ABRE等逆境应答顺式作用元件。这些结果有助于预测芸薹属LTP和PDF基因功能,便于后续的基因功能验证。4.AtLTP和AtPDF转基因材料构建。为了更严谨地证明AtLTP1、AtPDF2.2这两个基因的功能和AtRDR所介导的抗病分子机制,构建了 AtLTPI,AtPDF2.2过表达及干扰的转基因拟南芥,同时通过杂交分别得到了AtRD 与AtLTP1,AtRDR与AtPDF2.2双突变体F1代材料。同时也获得了 AtLTP1及AtPDF2.2的转基因油菜。另外,我们也获得了油菜中的候选基因BnEMB2的转基因拟南芥和油菜。因时间有限,尚未来得及鉴定这些转基因材料的抗病性。本研究发现拟南芥早花调控相关基因AtRDR参与调控拟南芥对核盘菌的抗性,这个结果为菌核病抗性和开花时间调控提供了重要基因源,同时为油菜BnEMB2基因的功能验证提供参考。