西瓜防御素基因ClPDF2.1的克隆及表达分析

该研究从西瓜中克隆了西瓜防御素基因ClPDF2.1(GenBank登录号为KC481267)。序列分析结果表明,ClPDF2.1基因开放阅读框为225bp,编码75个氨基酸,预测蛋白质分子质量为8.237kD,等电点为9.375。蛋白质结构分析表明,ClPDF2.1蛋白含有防御素特有的8个半胱氨酸结构域。进化分析显示,ClPDF2.1与拟南芥PDF2归为一类,与五彩椒的亲缘关系最近(59%)。荧光定量PCR分析表明,ClPDF2.1在西瓜根、茎、叶器官中都有表达,叶中表达量高于根,茎中表达量最低。ClPDF2.1基因的表达也受到外源植物激素水杨酸、茉莉酸甲酯、乙烯利和西瓜枯萎病菌的诱导上调,表明ClPDF2.1基因通过信号传导途径参与对西瓜枯萎病菌株的防御反应。西瓜防御素基因的克隆及表达分析为其功能鉴定奠定了基础。     

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。