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香蕉是热带及亚热带地区重要的粮食作物之一,也是著名的热带水果。由于在生产中易受到各种生物及非生物胁迫的影响,使香蕉产业受到严重制约。特别是近年来病虫害已经给香蕉生产带来极大威胁。香蕉枯萎病中,由4号生理小种(Foc TR4)所带来的危害,还没有有效地防治措施,研究香蕉由4号生理小种引起枯萎病的感病机理,是建立有效防病措施的基础。本研究测定巴西蕉(Cavendish)、GCTCV218和GCTCV119这三个不同香蕉品种的根系木质素含量,确定木质素含量与香蕉抗枯萎病的关系;克隆木质素生物合成途径中的关键酶基因香豆酸3-羟化酶(p-coumarate 3-Hydroxylase,C3H)全长序列并进行生物信息学分析;qRT-PCR分析不同抗、感枯萎病香蕉品种在4号生理小种(Foc TR4)处理后0天、2天、4天和6天C3H的表达特性;克隆巴西蕉C3H启动子全长并分析其作用元件;利用共表达网络和转录组数据筛选关联转录因子;并用酵母单杂交技术验证C3H基因相互作用的转录因子。主要结果如下:1.香蕉木质素含量在抗、感枯萎病品种中含量有差异,抗病品种GCTCV 218和GCTCV 119中木质素含量明显高于感病品种巴西蕉,说明香蕉的抗病性可能与木质素含量有关。2.香蕉A基因组数据库结合转录组分析显示,香蕉木质素合成途径中有两个MaC3H基因,其中 MaC3H(Ma08_g24760)表达而MaC3H1(Ma04_g10100)不表达。通过生物信息学方法将香蕉与拟南芥、水稻中C3H蛋白序列进行比较。结果显示香蕉C3H含有细胞色素P450蛋白的保守序列,证明所获得的基因是香蕉C3H基因。3.通过qRT-PCR方法分析,结果显示巴西蕉、GCTCV218和GCTCV119这三个不同香蕉品种C3H基因在接种Foc TR4后相对表达量都提高;其中香蕉抗病品种GCTCV218和GCTCV119相对表达量的增加明显高于感病品种巴西蕉,在根系接种病菌2天时,抗病品种GCTCV218的相对表达量是感病品种巴西蕉的2倍;而在根系接种病菌4天时,抗病品种GCTCV218的相对表达量是感病品种巴西蕉的3倍,抗病品种GCTCV119的相对表达量是感病品种巴西的2倍。说明香蕉C3H基因的相对表达量受到Foc TR4诱导表达,抗病品种诱导表达量显著高于感病品种。4.克隆MaC3H启动子序列,该启动子全长1481 bp,顺式作用元件分析得到含有TATA-box和GC-box等核心启动子序列结构,也包括涉及光响应的顺式作用元件、参与响应茉莉素应答(MeJA)的顺式作用调控元件、乙烯应答元件、赤霉素反应元件、MYB结合位点、涉及防御和应激反应的顺式作用元件及生长素应答元件等。5.利用 WGCNA(weighted gene co-expression network analysis)算法构建MaC3H的共表达网络,显示有37个转录因子可能与MaC3H基因的启动子关联。同时本实验室构建11个巴西蕉转录组数据,包括果实发育和采后成熟过程;低温、渗透胁迫和盐胁迫等非生物胁迫处理和根系接种Foc TR4等;MaC3H基因在果实发育和采后成熟过程、受低温胁迫、渗透胁迫、盐胁迫处理和根系接种Foc TR4条件后都高水平表达(>20);与MaC3H共表达相关转录因子中有30个(81%)基因在根系接种Foc TR 4后都高水平表达,说明这些转录因子都受Foc TR4诱导。6.克隆共表达网络中可能与MaC3H基因启动子关联的3个转录因子(MaMYB1、MaMYB2、MaMYB3)cDNA序列。采用酵母单杂方法将可能关联的转录因子与MaC3H启动子进行结合实验,结果显示MaMYB1、MaMYB2、MaMYB3这三个转录因子与MaC3H启动子互作,结果表明MYB类转录因子对MaC3H基因表达有调节作用,从而调节木质素的合成,进而调节香蕉的抗病性。