【摘要】：枯萎病是危害海島棉生產(chǎn)的重要因素之一,研究枯萎病抗性分子機(jī)制將為培育抗病海島棉品種、解決枯萎病對(duì)海島棉的危害問(wèn)題提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本研究在前期轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的基礎(chǔ)上,對(duì)海島棉枯萎病抗性差異表達(dá)基因進(jìn)行分析(Differentially Expressed Gene,DEG);以7個(gè)抗病性表現(xiàn)不同的海島棉品種為材料,利用qRT-PCR方法研究抗病差異表達(dá)基因在接種0~40 h的表達(dá)量差異,分析基因表達(dá)量與病情指數(shù)的相關(guān)性。結(jié)果表明,DEG分析得出類黃酮代謝通路相關(guān)基因與海島棉枯萎病抗性有關(guān)。qRT-PCR分析顯示抗病材料中類黃酮代謝通路關(guān)鍵基因的表達(dá)量顯著高于感病材料。在接菌后多個(gè)時(shí)間點(diǎn),類黃酮代謝通路中的關(guān)鍵基因TT7、CHI和DFR在抗病材料中的表達(dá)量顯著或極顯著高于感病材料,其中CHI和DFR基因的表達(dá)量與病情指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。綜上所述,類黃酮代謝通路相關(guān)基因?qū)u棉枯萎病抗性均有影響,且CHI、TT7和DFR基因是關(guān)鍵基因。
【圖文】：

1796作物學(xué)報(bào)第43卷是一個(gè)達(dá)到峰值后逐漸降低又回升的過(guò)程,在感病材料中沒(méi)有這種趨勢(shì)。FLS(黃酮醇合成酶)(圖1和表5),在接菌后10、28和40h抗病材料的表達(dá)量顯著高于感病材料,而其變異系數(shù)小于感病材料,說(shuō)明該基因的表達(dá)量在感病材料之間也存在差異。在接菌后該基因的表達(dá)量在感病材料中均有下調(diào)的趨勢(shì)。除DJ-07-136外,抗病材料相對(duì)表達(dá)量的變化均有上升下降,再上升的趨勢(shì)。這8個(gè)基因在4個(gè)抗病材料中的表達(dá)量較感病材料上調(diào)更加明顯,尤其是在40h。除4h外,CHI基因在抗病材料中各個(gè)時(shí)期的表達(dá)量均顯著高于感病材料。DFR基因在抗病材料中各時(shí)期的相對(duì)表達(dá)量均顯著高于感病材料。TT7的基因表達(dá)量在感病材料中無(wú)明顯變化,在抗病材料中后期明顯上調(diào)表達(dá)。ANR、C4H、DFR和ANS在抗病材料中4h和10h的相對(duì)表達(dá)量高于18h和28h。CHS、FLS、LDOX和DFR的表達(dá)量在抗病材料中均有上調(diào)后下調(diào)又回升的趨勢(shì),但在感病材料中并無(wú)這種趨勢(shì)。C4H、CHI和CHS基因在感病材料接菌后4h的表達(dá)量有明顯上調(diào),但是在4h之后表達(dá)量上調(diào)不如抗病材料明顯。2.3抗、感材料間基因表達(dá)量方差分析接菌40h后,8個(gè)基因在抗、感材料間均有極顯著差異(表6)。在除接菌后4h以外的時(shí)期,CHI基因的表達(dá)量在抗、感材料間均呈極顯著差異。DFR基因的表達(dá)量在抗、感材料之間,除在4h和28h有顯著差異外,在其他時(shí)期均有極顯著差異。在抗、感材料之間,TT7基因的表達(dá)量在28h和40h有極顯著差異。在方差分析中發(fā)現(xiàn)抗病材料內(nèi)部以及感病材料內(nèi)部基因表達(dá)量的變異系數(shù)較大,但是仍然發(fā)現(xiàn)抗、感材料之間的基因表達(dá)量有顯著差異,說(shuō)明抗、感材料之間的差異極顯著。圖1類黃酮代謝通路相關(guān)基因表達(dá)水平Fig.1Expressionlevelsofflavonoidmetabolismpathwayrelatedgenes

第12期黃啟秀等:海島棉枯萎病抗性與類黃酮代謝途徑基因表達(dá)量的相關(guān)性1799圖2棉花中的類黃酮途徑Fig.2FlavonoidspathwayincottonPhenylalanine:苯丙氨酸;Cinnamate:肉桂酸;p-Cinnamate:對(duì)香豆酸;p-Cinnamate-CoA:香豆酸輔酶A;Chalcone:查爾酮;Flavanone:黃烷酮;Isoflavones:異黃酮;Isoflavanones:二氫異黃酮類;Dihydroflavonols:二氫黃酮醇;Flavonols:黃酮醇;Anthocyanins:花青素;Anthocyanins:花青素類;Procyanidins:原花青素;Flavan-4-ols:黃烷-4-醇;Flavones:黃酮類;PAL:phenylalanineammonia-lyase,苯丙氨酸解氨酶;C4H:cinnamate4-hydroxylase,肉桂酸羥化酶;4CL:4-coumarate:CoAligase,4-香豆酸:輔酶A連接酶;CHS:chalconesynthase,查爾酮合酶;CHI:chalconeisomerase,查爾酮異構(gòu)酶;IFS:isoflavonesynthase,異黃酮合酶;IFR:isoflavonereductase,異黃酮還原酶;F3’H:lavanone3’-hydroxylase,類黃酮3’羥化酶;FLS:flavonolsynthase,黃酮醇合酶;DFR:dihydroflavonol-4-reductase,二氫黃酮醇還原酶;ANS:anthocyanidinsynthase,花青素合酶;ANR:anthocyanidinreductase,花青素還原酶;UFGT,UDP-flavonoidglucosyltransferase,UDP類黃酮糖基轉(zhuǎn)移酶。粗體字示本文所研究的基因。Boldisthegenestudiedinthisarticle.與相關(guān)酚類物質(zhì)能夠保護(hù)植物免受微生物浸染[34],所以黃酮含量的增加可以導(dǎo)致棉花獲得抗性。在接菌后各個(gè)時(shí)間點(diǎn)DFR基因的表達(dá)量在抗感材料之間均有顯著或者極顯著差異。根據(jù)馬春雷等[35]的研究結(jié)果可知,DFR和LAR基因的表達(dá)量與茶樹(shù)兒茶素質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈一定的正相關(guān)。DFR基因的高表達(dá)可能會(huì)導(dǎo)致兒茶素含量增加。前人研究發(fā)現(xiàn),在枯萎病菌浸染后棉苗組織中兒茶素質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯升高,且在抗病品種棉苗組織中的兒茶素質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于感病品種,另外還?
【作者單位】： 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31560409)資助~~
【分類號(hào)】：S435.62
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本文編號(hào)：2531675