3种外源诱导剂预处理对甜瓜抗病特征及其Fom 2和CHT基因表达的影响

该研究选用水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、Ca~(2+)、无菌水(对照)作为外源预处理诱导剂,以抗、感枯萎病甜瓜品种为材料,分别于诱导预处理2d后接种甜瓜枯萎菌,并于接种5、7、9d时观察发病情况,进行病情调查;在接种后1、3、5、7、9d取甜瓜叶片,分析抗病甜瓜(MR-1)和感病甜瓜(M1-15)叶片中甜瓜抗枯萎病基因(Fom-2)、几丁质酶基因(CHT)的表达变化,以探寻提高防治甜瓜枯萎病菌侵染的技术途径。结果显示:(1)外源MeJA和SA预处理接种后2品种的病情指数显著低于对照,但Ca~(2+)处理后的病情指数与对照无显著差异。(2)经外源诱导预处理接种后,MR-1和M1-15品种叶片的Fom-2和CHT基因均出现差异表达,但Ca~(2+)诱导其上调表达的效果微弱。(3)经SA、MeJA诱导预处理接种后,2品种叶片的Fom-2和CHT基因表达总体均显著高于对照;Fom-2基因的表达抗病甜瓜MR-1分别在接种后5d、7d时达到峰值,而感病甜瓜M1-15则均在接种9d时达到峰值;CHT基因的表达抗病甜瓜MR-1则均在接种后7d时达到峰值,而感病甜瓜M1-15分别在接种后7d、9d时达到峰值。(4)Ca~(2+)处理对抗、感甜瓜叶片的Fom-2和CHT基因的表达均无显著影响。(5)相关分析表明,经SA、MeJA诱导预处理接种后,甜瓜枯萎病病情指数与Fom-2和CHT基因表达量有显著的相关性;而Ca~(2+)处理效果不显著。研究表明:SA、MeJA通过诱导Fom-2、CHT基因上调表达,进而使甜瓜的抗病性提高,而Ca~(2+)处理对两基因表达和甜瓜抗病性均无显著影响。     

外源Spd预处理对甜瓜白粉病抗性及其内源多胺的诱导分析

以甜瓜感病品种‘0544’为试材,测定外源亚精胺(Spd)预处理和白粉病菌接种后甜瓜幼苗的光合参数、抗氧化酶活性、内源多胺含量及多胺合成与代谢相关基因表达等的变化,探讨外源Spd处理对甜瓜幼苗白粉病抗性的诱导作用机制。结果显示:(1)1.0mmol·L-1外源Spd处理可显著降低甜瓜幼苗的白粉病病情指数,缓解植株发病症状;(2)外源Spd处理可诱导甜瓜幼苗的多胺合成以及代谢相关基因(SAMDC、ADC、ODC、Spd、Spm、PAO)显著上调表达;(3)外源Spd处理可诱导甜瓜幼苗腐胺(Put)和Spd含量显著增加,而外源Spd并接种白粉病菌处理对甜瓜幼苗精胺(Spm)含量积累的诱导更加显著;(4)接种白粉病菌诱导了甜瓜幼苗的多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性,外源Spd预处理后再接种白粉病的诱导作用更大,同时外源Spd处理还诱导了甜瓜幼苗过氧化氢(H_2O_2)含量的升高;(5)在观测期(120h)内,接种白粉病菌对甜瓜叶片的光合作用抑制较小,而外源Spd预处理并接种白粉病菌共同诱导了甜瓜幼苗的光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)的显著升高。研究认为,在外源Spd预处理甜瓜幼苗后再接种白粉病菌,甜瓜幼苗可以通过多胺的快速积累及代谢产生的H_2O_2来启动响应机制,进而通过增强防御酶活性等途径来提高对白粉病的抗性。     

嫁接西瓜对西瓜枯萎病菌侵染的防御机制研究

为了揭示嫁接提高西瓜抗枯萎病的机制,该研究以嫁接西瓜为材料,采用扫描电镜观察了枯萎病菌侵染下寄主的组织结构变化,荧光定量分析了相关防卫基因的表达,比较了嫁接西瓜对枯萎病菌侵染的抗感反应。结果显示:(1)枯萎病菌侵染后,与自根西瓜相比,嫁接西瓜的根部木质部导管通过快速形成膜状物、侵填体及细胞壁增厚阻塞菌丝入侵;自根西瓜防御反应较嫁接西瓜晚,严重侵染时薄壁细胞降解,导管组织脱落导致维管系统空洞,从而使植株呈现萎蔫症状,该现象在嫁接西瓜中没有发现。(2)枯萎病菌侵染后,嫁接西瓜比自根西瓜具有较高的防卫基因表达水平,其中:嫁接西瓜中,CHI、APX和PPO基因的表达随枯萎病菌侵染时间的延长而升高,而PAL呈现先升高后降低的表达趋势,但仍高于本底表达;自根西瓜中,仅PPO基因在枯萎病菌侵染后表达上调,而其他基因的表达则是先升高后降低,与嫁接西瓜中的PAL基因表达一致。研究表明,嫁接植株一方面通过快速的组织结构响应,另一方面从转录水平提高了相关防卫基因的表达,最终使植株具有抗病性;推测防御基因在嫁接植株与枯萎病菌互作中的强烈诱导响应可能是嫁接植株抗病的分子机制之一。     

转GhB301基因烟草的防御酶活性及抗病相关基因表达分析

为了明确棉花ERF-B3亚族转录因子基因GhB301在烟草异位表达后(抗枯萎病中)的功能,该研究以过表达GhB301基因烟草和野生型烟草为材料,采用枯萎病菌孢子悬浮液接菌方法,分析病原菌侵染前后防御酶活性变化以及防卫相关基因的表达变化与抗病性的关系。结果显示:(1)棉花枯萎病菌处理15d后,2个转基因株系烟草叶片黄化程度与野生型相比较轻。(2)棉花枯萎病菌处理后,过表达GhB301转基因烟草和野生型烟草叶片过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)的活性较未接菌对照显著提高,并且酶活峰值出现均早于野生型材料;转基因材料叶片的POD、PAL、PPO活性均在处理3d后达到峰值,而野生型材料叶片的POD、PAL活性在处理5d后才达到峰值。(3)接种棉花枯萎病菌后活性氧相关基因、乙烯(ET)/茉莉酸(JA)途径相关基因、病程相关基因的表达量在转基因株系OE1和OE2中均受到明显影响。研究推测,GhB301在烟草中的异位表达激活了防卫相关基因的表达,提高了防御酶的活性,从而增强了烟草对枯萎病菌的抗性。     

摘心时期和留蔓数对甜瓜苗期叶面积扩展和功能叶寿命的影响

以2个厚皮甜瓜和1个薄皮甜瓜品种为材料,研究了摘心时期和留蔓数对苗期叶面积扩展和功能叶寿命的影响.结果表明,厚皮甜瓜苗期叶面积发育快于薄皮甜瓜,早熟厚皮甜瓜品种的叶面积发育快于中晚熟品种;甜瓜真叶净光合速率显著大于子叶,厚皮甜瓜的子叶光合速率高于薄皮甜瓜;摘心时预留子蔓数越多,甜瓜幼苗期叶面积扩展速度越快,但留蔓数增加会促进主蔓叶片衰老.从叶面积扩展速度和叶片功能寿命看,五叶期是甜瓜幼苗主蔓摘心的最佳时期,适宜留蔓数则因品种而异.     

甜瓜CmERFIII-1转录因子基因cDNA的克隆与表达分析

根据甜瓜ERF亚家族成员聚类结果,选取第三亚群的Cm ERFIII-1(甜瓜基因组数据库登录号MELO3C005465)基因为研究对象,根据其c DNA序列设计基因特异引物,应用RT-PCR技术从甜瓜品种河套蜜瓜果实的总RNA中克隆得到Cm ERFIII-1基因c DNA,序列长711 bp,编码236个氨基酸组成的多肽。序列比对及系统发育分析表明,Cm ERFIII-1 c DNA编码的蛋白质氨基酸序列与黄瓜中ERF亚家族两个成员的序列(Gen Bank登录号:XP_004143677.1、XP_004158119.1)亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析结果表明,该基因在甜瓜根、茎、叶和授粉后不同时期果实中均有不同程度表达,在叶片中表达量最高。     

菌丝桥介入枳根系间抗溃疡病的信号物质响应

对两室根箱试验装置中一分室(供体室)定植的枳Poncirus trifoliata实生苗接种丛枝菌根(AM)真菌Paraglomus occultum,另一分室(受体室)不作任何处理。定植17周后,将溃疡病病菌Xanthomonas axonopodis(Xac)接种于供体植株,研究不同处理受体植株间的信号物质响应差异,揭示菌丝桥的功能。与不接种处理相比,单接种AM真菌、预先接种AM真菌后再接种Xac均显著提高了供体根系一氧化氮(NO)含量,单接种AM真菌只显著提高了受体根系NO含量;单接种Xac显著降低了供体根系脱落酸(ABA)含量,而单接种AM真菌、双接种(AM真菌+Xac)均增加了供体根系ABA含量。双接种处理显著提高了受体ABA含量;与不接种对照相比,接种处理均降低了供体根系玉米素核苷(ZR)含量,同时单接种AM真菌、双接种处理也降低了受体根系ZR含量;AM真菌显著降低了供体和受体根系茉莉酸(JA)含量,但双接种却显著提高了供体和受体根系JA含量;与不接种对照相比,单接种AM真菌或Xac、双接种处理均显著下调供体根系JA合成基因(PtLOX、PtAOS和PtAOC)的表达,单接种Xac显著下调了受体根系PtLOX和Pt AOC的表达,单接种AM真菌显著下调了受体根系PtAOC的表达,而双接种显著上调了受体根系PtAOS基因的表达。表明菌根真菌的菌丝桥传导JA并诱导受体植株中NO、ABA和ZR含量改变以抵御溃疡病菌危害。     

甜瓜自毒相关基因CmGST的克隆及其对自毒胁迫的响应

植物谷胱甘肽硫转移酶基因(GST)在清除生物和非生物胁迫产生的氧化损伤中扮演着重要的角色,为探究GST在根系分泌物介导的甜瓜自毒胁迫中的响应机制,该实验在转录组测序基础上,以甜瓜叶片cDNA为模板,采用RT PCR技术获得了一个根系分泌物介导的甜瓜自毒作用密切相关的GST基因,命名为CmGST(GenBank 登录号：AYU66762.1);对CmGST基因进行了相关生物信息学分析,同时对自毒胁迫过程中,CmGST的差异表达情况、谷胱甘肽硫转移酶(GST)活性和谷胱甘肽(GSH)含量进行了相关测定。结果显示：(1)CmGST基因含有完整开放阅读框(ORF)654 bp,编码217个氨基酸;CmGST蛋白为酸性亲水蛋白,且较为稳定,具有GST家族Tau亚家族的2个典型的保守结构域;CmGST蛋白与黄瓜的亲缘关系较近。(2)亚细胞定位结果表明CmGST定位于细胞质中。(3)qRT PCR分析结果表明,CmGST在甜瓜根系和幼苗中均有表达,在正常生长的甜瓜幼苗中表达量相对稳定;自毒胁迫后在叶中的表达先降后升,后期迅速增加;在根系中变化趋势类似,但程度较为缓和。(4)GST活性和GSH含量分析表明,叶片中GST活性变化趋势与CmGST基因表达变化基本吻合;在根系中,GST活性呈现先升再降最后又升高的趋势;随胁迫时间增加,GSH含量在根系和叶片中均都有不同程度的增加,但根部含量低于叶片。研究认为,在自毒胁迫过程中,CmGST基因在甜瓜植株根和叶片均有相应表达水平的变化,参与了对根系分泌物介导的自毒胁迫响应。     

西芹挥发物对黄瓜枯萎病菌的化感作用

将定量的西芹种子、8～10叶期的叶片、叶柄、鲜根分别置于玻璃真空干燥器的下部,将在PDA培养基上接种黄瓜枯萎病菌的培养皿置于干燥器的上部,密封,利用生长速率法研究了不同西芹离体材料挥发物对黄瓜枯萎病菌的化感作用(各处理材料重量分别为50、100、150、200g)。结果表明:西芹挥发物对黄瓜枯萎病菌有化感抑制作用,且化感效果随着浓度的增加而增加;重量为200g的西芹种子、叶片、叶柄、鲜根挥发物处理黄瓜枯萎病菌144h后,化感效果分别为9.3%、10.9%、12.2%、18.7%;西芹鲜根挥发物的化感作用最强,其次为叶柄,叶片和种子最弱。对共培养后接种黄瓜枯萎病菌的黄瓜幼苗进行病害调查,处理为200株的西芹挥发物化感抑制效果最好,至接菌11d其发病株数为64株,化感效果为15.8%;西芹挥发物浓度越高,其抑制发病的效果越好,抑病效果随着时间的延长而减弱。     

西花蓟马取食对菜豆不同部位叶片防御基因表达的影响

【目的】本研究旨在探究锉吸式口器害虫西花蓟马Frankliniella occidentalis取食诱导的菜豆Phaseolus vulgaris木植株系统防御反应的分子机制。【方法】利用荧光定量PCR技术,检测西花蓟马分别在稳定取食菜豆植株2 h后的24,48,72和96 h菜豆植株不同部位(上部、中部和下部)叶片中茉莉酸信号转导途径和水杨酸信号转导途径防御相关基因脂氧合酶基因(LOX)、苯丙氨酸解氨酶基因(PAL)和β-1,3-葡聚糖酶基因(PR-2)相对表达量的变化。【结果】西花蓟马取食菜豆植株后,受害叶片及上部和下部健康叶片中LOX,PAL和PR-2均被显著诱导表达,均以受害叶片防御酶基因表达量的变化较大,并且表达量在相同叶片不同时间下的变化不同。中部受害叶片中LOX的相对表达量均显著高于未接虫的对照植株,并随西花蓟马为害时间的延长逐渐升高,在96 h时为对照的209.54倍;随着时间的延长LOX表达量在上部和下部健康叶片呈现升高-降低-升高的趋势。PAL的表达量在西花蓟马为害植株的中部受害叶片和上部健康叶片均于48 h时出现最大值,分别为对照的52.70倍和41.20倍;但在下部健康叶片于72 h时达到最大值,为对照的47.06倍。PR-2表达量在受害株的上部健康叶片于48 h时出现最大值,在中部受害叶片和下部健康叶片均于96 h时达到最大值,但在24 h时在下部健康叶片中受到抑制。【结论】西花蓟马取食能显著诱导菜豆植株茉莉酸和水杨酸信号转导途径相关防御酶基因LOX,PAL和PR-2的表达,并在菜豆植株不同部位叶片产生系统抗性。     

内生真菌印度梨形孢对旱稻苗期生长及抗旱性的影响

通过平板共生培养及20%聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)模拟干旱胁迫,研究了内生真菌印度梨形孢(Piriformospora indica)对旱稻生长及其抗旱性的影响。结果表明:印度梨形孢与旱稻品种"绿旱1号"共生培养23 d后,植株生物量显著增加,总根长和总根表面积增加1倍,根尖数增加3倍;20%PEG模拟干旱胁迫下,接种印度梨形孢幼苗叶片发生萎蔫卷曲明显延缓,旱稻叶片温度升高,且随着干旱处理时间的延长,接种印度梨形孢处理比不接种处理的叶温差大;抗旱相关基因OsMYB2、OsCIPK3、OsCDPK7、OsCATB在旱稻叶片中的表达量随干旱处理时间的延长呈不同程度上调;印度梨形孢能够促进旱稻幼苗生长、提高其抗旱性。     

大蒜根系分泌物的化感作用

以苍山白蒜和蔡家坡紫蒜为材料,采用水培方法收集根系分泌物,研究了2个大蒜品种的根系分泌物对莴苣种子发芽和幼苗生长及对黄瓜枯萎病菌、西瓜枯萎病菌的化感效应.结果表明:2个大蒜品种的根系分泌物对莴苣种子发芽和幼苗生长均表现为低浓度(0.1、0.2 g·mL-1)促进、高浓度(0.4、0.6 g·mL-1)抑制,高浓度时蔡家坡紫蒜的抑制作用大于苍山白蒜;对黄瓜枯萎病菌和西瓜枯萎病菌的菌丝生长及孢子萌发均表现为抑制作用,随着根系分泌物浓度的提高,抑制作用增强,其中黄瓜枯萎病菌较敏感,且蔡家坡紫蒜的抑制作用大于苍山白蒜.     

白粉病胁迫下甜瓜叶片Hsp70差异表达分析

目的:研究甜瓜叶片Hsp70基因在白粉病胁迫下的表达差异。方法:采用对白粉病抗性不同的2个甜瓜品种,Trizol法提取叶片总RNA,PCR技术克隆Hsp70基因核心片段,采用Semi-Q-RT-PCR技术,以Actin基因为内参基因,对白粉病胁迫下不同处理、不同品种的甜瓜叶片Hsp70基因的表达进行差异分析。结果:抗病品种MR-1与感病品种伽师瓜叶片中的Hsp70基因表达量均随着接种时间的延长逐渐减少,但MR-1接种白粉病1d后表达量稍有增加;且伽师瓜中Hsp70基因的表达差异较MR-1明显。结论:两种甜瓜叶片感染白粉病后,Hsp70表达量均减少。     

根际温度对黄瓜幼苗生长及生理生化指标的影响

采用营养液栽培法,以‘春秋王2号’黄瓜为实验材料,研究了4个根际温度梯度处理(20℃、25℃、30℃、35℃)对其幼苗生长,地上部、地下部生理生化指标的影响,探讨根际温度对黄瓜幼苗生长的影响机理。结果显示:(1)黄瓜幼苗的株高、茎粗、叶面积和地上地下生物量在25℃处理下都明显大于其他3个处理,而在35℃处理下均显著降低。(2)20℃、25℃处理下,黄瓜幼苗叶片的净光合速率(Pn)均较大,此时其叶片与根系中的淀粉、蔗糖、总糖含量较高且明显高于30℃处理,35℃根际温度处理下叶片Pn严重下降。(3)根际30℃、35℃高温使得黄瓜幼苗叶片和根系中的POD活性升高,CAT活性降低;而叶片中SOD、APX活性均随根际温度的升高而增大,根系中则表现出了逐渐下降趋势。(4)叶片和根系的电解质渗漏率、丙二醛(MDA)含量在25℃下最低,而在35℃处理下最高;叶片中脯氨酸及可溶性蛋白含量在35℃处理下最高,但此时根系中含量显示最低。研究表明,4个根际温度中,25℃最适合黄瓜幼苗的生长,35℃高温直接作用部位(根系)的2种主要渗透调节物质脯氨酸及可溶性蛋白含量下降,此时叶片和根系中抗氧化酶活性的变化使得细胞膜受到了明显的过氧化伤害,根系受伤害程度加重,从而抑制了植株整体的生长。     

野生型和ospk1突变体水稻幼苗根对外源糖分的吸收和响应

植物根系如何响应环境因子变化是植物发育和营养吸收研究的重要科学问题。丙酮酸激酶OsPK1在根部的表达主要在根尖成熟区和根毛区,其表达水平变化有可能影响水稻对外源糖分的吸收。采用日本晴和水稻突变体ospk1,通过改变1/2 MS培养基中蔗糖含量,探索水稻幼苗对外源糖分的吸收和响应。通过GC-MS的方法检测了水稻幼苗叶片、叶鞘和根中蔗糖、葡萄糖、果糖和半乳糖的含量。发现根与培养基中糖分接触能明显提高幼苗中的糖含量。并且这些幼苗的根系长度大于那些不加蔗糖的培养基培养的幼苗,表明外源糖分被吸收后能促进根的伸长。OsPK1表达下调影响了糖代谢和外源糖分的吸收。半定量RT-PCR结果显示,幼苗根与糖分的直接接触明显上调根中OsPIP2;4,OsPIP2;5和OsTIP2;1三个水孔蛋白基因的表达。     

茉莉酸介导丛枝菌根真菌诱导番茄抗早疫病的机制

丛枝菌根真菌的定殖可以提高寄主植物的抗病性,但机制并不十分清楚。利用番茄茉莉酸信号转导途径前系统素过表达材料35S::PS、茉莉酸合成突变体spr2、茉莉酸信号识别突变体jai1及其野生型CM 4个不同基因型材料,分别在根系接种丛枝菌根真菌摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae, Fm),待菌根形成后,在叶片外源喷施10 mL 0.5μmol/L茉莉酸甲酯(MeJA)和接种番茄早疫病病原菌(Alternaria solani, As),比较不同基因型抗病防御反应以及对早疫病抗性的差异。结果表明:预先接种菌根真菌的CM和35S::PS番茄,在叶片接种病菌5 d和10 d后,其叶片中过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)和脂氧合酶(LOX)活性以及丙二烯氧化物环化酶基因(AOC)和茉莉酸信号受体基因(COI1)的转录水平显著高于只接种早疫病菌的处理、只接种菌根菌的处理以及未进行任何处理的健康植株,其早疫病发病率和病情指数也显著降低;外源喷施MeJA可增强预先接种菌根菌的CM和35S::PS番茄植抵抗早疫病的能力。与此同时,对预先接种菌根菌的spr2番茄外源喷施MeJA后接种早疫病菌,其酶活性和基因转录水平显著高于其他4个处理,发病率和病情指数也明显降低。然而,对jai1番茄进行MeJA处理不能增强其防御反应和抗病性。可见,丛枝菌根真菌侵染诱导番茄抗早疫病是与茉莉酸信号途径密切相关的。     

根域限制对葡萄根中IAA含量及其代谢相关基因表达的影响

以1年生“玫瑰香”葡萄为试验材料,进行根域限制栽培处理,以传统地栽为对照,研究根域限制对葡萄根系构型、细胞结构、IAA含量及其代谢和根系生长发育相关基因表达丰度的影响,以探讨根域限制栽培影响葡萄根系构型变化的内在机制。结果表明:(1)根域限制处理后,葡萄根系构型发生显著变化,主要表现在根尖处出现大量集群根、不定根持续发生、根系出现螺旋卷曲;根系细胞排列更加疏松,幼根根尖的根冠区更厚,细胞更大、更长;毛细根的内皮层细胞加厚,中柱鞘和皮层细胞更大。(2)根域限制处理显著降低了葡萄根中IAA的含量;在葡萄定植后40、100和205 d时,根系IAA合成关键基因VvYUC6和VvYUC8的表达量变化趋势与IAA含量变化趋势一致,同时根域限制处理诱导IAA合成相关基因VvTAR2、VvYUC2和VvYUC4的表达水平在大部分采样时期显著上调;在定植后70、85、130和205 d时,根域限制导致VvAUX1、VvLAX1等8个IAA运输相关基因的表达水平显著上调,这与根域限制下根系大量发生的时期相吻合。(3)根域限制条件下,葡萄细胞周期调控相关基因VvcycA1、VvcycB1、VvcycD3和Vvcdc2在8月中旬到11月初呈上调表达趋势。研究表明,根域限制下葡萄根系构型、细胞结构以及内源IAA均发生显著变化;根域限制可能通过改变根系中生长素合成和极性运输相关基因的表达丰度,从而影响根系中生长素的合成和运输,进而改变葡萄的根系构型以适应根域限制的栽培环境。     

甜瓜蔓枯病抗性鉴定及PAL基因表达分析

以甜瓜感病品种‘白皮脆’、单基因抗源(PI140471、PI157082、PI511890、PI482398、PI420145)和聚合抗源(145-082、082-890、082-398、145-471、145-890和890-398)为材料,采用梯度浓度蔓枯病菌孢子液接种鉴定以及RT-PCR技术,研究不同材料蔓枯病抗性表现以及抗蔓枯病基因(苯丙氨酸解氨酶基因,PAL)在不同材料及不同组织中的表达情况。结果显示:当接种蔓枯病菌孢子液浓度为5×109个/mL时,单基因抗源已开始出现感病现象,而聚合基因抗源仍表现为高抗或抗,其中145-471(PI420145×PI140471)抗性显著高于单基因抗源亲本和其它聚合抗源材料,表现为高抗(RI1.0)。抗蔓枯病基因PAL在不同抗性材料根、茎、叶中的表达均呈先上调而后下降并趋于稳定的变化趋势,但变化快慢和幅度均不同。研究表明,甜瓜抗蔓枯病基因的聚合能够提高其对蔓枯病的抗性,但不同抗病基因聚合后的抗性表现存在一定差异;抗蔓枯病基因PAL的表达与甜瓜蔓枯病抗性有密切关系,其表达时间与表达量差异可能是影响不同材料抗病能力差异的重要因素;该研究鉴定筛选的高抗蔓枯病材料145-471可用于甜瓜的抗蔓枯病聚合育种。     

棉花抗枯萎病相关转录因子基因的克隆与表达

以枯萎病菌诱导棉花基因表达谱中获得的差异表达bZIP作为探针,采用电子克隆结合RT-PCR方法从棉花抗枯萎病品种‘中棉所12’中克隆了1个TGA转录因子基因,命名为GhTGA2.2。序列分析表明,该基因的cDNA全长1 356bp,编码451个氨基酸,预测分子量为50.04kD,等电点为5.85,含有保守的bZIP结构域。系统进化树分析表明,GhTGA2.2属于bZIP亚家族的TGA转录因子,与拟南芥AtTGA2、烟草NtTGA2.2亲缘关系最近。qRT-PCR分析表明,经枯萎病菌诱导后,GhTGA2.2基因在抗病品种中呈上调表达,随处理后时间的推移,其相对表达量呈先升高后降低的趋势,并于处理后24h表达量达到最大;水杨酸诱导后1h,GhTGA2.2基因相对表达量迅速增加;茉莉酸和乙烯诱导后GhTGA2.2基因的相对表达量明显降低,呈下调表达。研究推测,GhTGA2.2基因可能通过水杨酸信号传导途径参与对枯萎病菌的防御反应。     

自毒胁迫对甜瓜种子萌发与幼苗保护酶活性和转录组的影响

甜瓜自毒作用是导致其栽培实践中连作障碍严重的关键原因之一。该实验以甜瓜植株水浸提液处理模拟甜瓜自毒胁迫,通过测定自毒条件下甜瓜种子萌发、幼苗根系保护酶活性和MDA含量的变化及转录组分析,以探讨甜瓜自毒作用机理。结果显示:(1)甜瓜自毒胁迫总体上抑制了甜瓜种子萌发和后续生长,胁迫处理的阈值为0.03 g/mL。(2)甜瓜植株水浸提液处理后其幼苗根系保护酶活性和MDA含量变化非常剧烈,SOD活性表现为降-升-降趋势,POD活性先降后升,CAT活性先升后降,MDA含量持续增加。(3)转录组分析结果共鉴定出2 599个差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),胁迫2 d后共产生2 251个DEGs,显著多于胁迫4 d后的329个DEGs;且2 d与0 d对比有923个DEGs上调,1 328个DEGs下调,表明甜瓜幼苗在基因水平对自毒胁迫产生了积极响应。(4)相关生物信息学分析表明,自毒胁迫导致的DEGs主要与苯丙烷代谢、活性氧代谢、光合作用和植物激素信号转导有关,同时也涉及到渗透调节、膜和蛋白保护等过程;且这些DEGs主要富集于2 d与0 d,说明自毒胁迫条件下幼苗光合作用发生了改变,且这种变化主要发生在胁迫早期。(5)对6个甜瓜自毒胁迫密切相关DEGs(AP2-2、bZIP1、bZIP2、AP2-1、bHLH和HIS)的qRT-PCR分析显示,AP2-1、bHLH和HIS等3个基因在自毒胁迫2 d时表达量出现峰值,对照组AP2-2基因在2 d时表达量达到峰值,结果与转录组测序分析结果一致。研究表明,甜瓜自毒胁迫引起了其植物细胞的异常,进而会对生长和器官结构产生不良影响并诱发了大量与刺激或胁迫相关的基因差异表达,且甜瓜自毒胁迫下短期响应的基因或转录因子数量明显多于长期响应的数量,暗示甜瓜幼苗可以对自毒胁迫做出快速响应。