【摘要】：哈密瓜為新疆特色瓜果資源,其采后貯運過程中嚴重的病害侵染現(xiàn)象已成為制約新疆哈密瓜產業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。據統(tǒng)計2014年全疆哈密瓜總產量240萬噸,貯運過程中腐爛率高達30%左右。課題組前期研究表明貯藏過程中哈密瓜青霉菌侵染是誘導果實腐敗的主要原因,然而目前哈密瓜響應青霉菌侵染的反應機制的研究鮮見報道,果實對病原菌侵染的響應機制明晰已成為哈密瓜腐爛控制技術研究首要解決的關鍵科學問題。本論文主要通過轉錄組學、蛋白質組學技術分析青霉菌侵染哈密瓜過程中果實差異表達基因的種類、功能和數量,鑒定與病程相關的重要差異蛋白質,較為深入的揭示了哈密瓜對青霉菌侵染的應答機制,研究成果為開展相關抗性基因和蛋白的表達調控奠定基礎,研究獲得的具體成果或結論如下:1、轉錄組分析獲得了50502個Unigenes,其中71.28%可以比對到非冗余蛋白數據庫(NR)中,經Pathway分析,有49%的Unigenes映射到128個代謝通路上;通過蛋白庫比對獲得35080個CDS,通過ESTscan預測得到1395個CDS;研究還發(fā)現(xiàn)有10526個Unigenes沒有獲得注釋,可能是新發(fā)現(xiàn)的轉錄本,或者是哈密瓜果實區(qū)別于其它物種而特有的基因,后期通過多變量驗證的方法可實現(xiàn)哈密瓜區(qū)別于其它物種的新轉錄本或者特有基因的挖掘。2、青霉菌侵染不同階段,哈密瓜果實基因表達顯著不同,未侵染和侵染48小時相比,有差異表達基因15089個;未侵染和侵染60小時相比,有14545個。青霉菌侵染48小時,主要上調超氧化物歧化酶、β-葡糖苷酶24、過氧化物酶N1等相關基因表達進行防御;侵染60小時,主要上調富含亮氨酸重復蛋白、過氧化物酶5、鈣依賴蛋白激酶8等基因進行防御;在整個侵染過程中幾丁質酶I、過氧化物酶73、谷胱甘肽s-轉移酶基因持續(xù)上調。研究結果表明哈密瓜果實可以通過谷胱甘肽代謝,苯丙烷、苯丙氨酸代謝,類黃酮合成,谷氨酸、蛋氨酸代謝,油菜素甾醇(BRs)、水楊酸信號等途徑中關鍵基因的表達調控產生響應霉菌侵染的應激反應。3、采后哈密瓜可以通過兩種免疫系統(tǒng)誘導產生防御反應,一是PAMP-triggered immunity系統(tǒng),通過調節(jié)鈣依賴蛋白激酶、呼吸爆發(fā)氧化酶、亮氨酸重復受體蛋白激酶、鈣調蛋白等基因表達產生過敏反應;通過調控延長因子Tu、細胞分裂素激活蛋白激酶1等誘導病程相關蛋白(PR1)上調表達;二是Effector-triggered immunity系統(tǒng),通過調節(jié)激活抗病蛋白RPM1(RPM1)、抗病蛋白RPS2(RPS2)等基因表達產生過敏反應;通過調控轉錄因子MYC2(MYC2)和茉莉酸ZIM域包含蛋白(JAZ)誘導病程相關蛋白,提高對青霉菌的抗病性。4、運用相對和絕對定量同位素標記技術(i TRAQ)對青霉菌侵染前后哈密瓜果實蛋白進行鑒定分析,獲得了4855個果實表達蛋白,其中包括76個未知功能蛋白。霉菌侵染哈密瓜不同階段,鑒定出的差異蛋白不同,其中未侵染和侵染48小時相比,差異蛋白有179個;未侵染和侵染60小時相比,差異蛋白有413個。進一步分析后,篩選出共性差異蛋白25個,其中在霉菌侵染60小時持續(xù)發(fā)揮抗性作用的有內切幾丁質酶MCHT-2、過氧化物酶52;在霉菌侵染48小時起到重要抗性作用的有奇果蛋白、谷胱甘肽S轉移酶PARB、酸性內切幾丁質酶等。5、差異蛋白與差異基因表達關聯(lián)性分析表明,未侵染與侵染48小時(0-Vs-48)組中有107個關聯(lián)差異蛋白,與差異基因表達趨勢呈正相關的有70個;未侵染與侵染60小時(0-Vs-60)組中有253個關聯(lián)差異蛋白,與差異基因表達趨勢相同的數量有172個;其中與抗逆相關的蛋白所占比例最大。通過STRING在線分析推測出3個未知差異蛋白的功能,其中Unigene11705_QHMG可能具有響應生物刺激,防衛(wèi)反應功能;Unigene11707_QHMG可以通過調節(jié)油菜素類固醇信號參與防衛(wèi)反應;CL3109.Contig1_QHMG通過調節(jié)木質素和類黃酮的合成起到防衛(wèi)反應功能。6、哈密瓜果實中相關抗性酶超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)、β-1,3葡聚糖酶、幾丁質酶(CHT)參與了抵御青霉菌侵染的反應;貯藏前期,低溫和保鮮劑處理可以誘發(fā)抗性酶活性升高清除自由基;貯藏后期,霉菌侵染再次誘導防御酶活性升高,提高哈密瓜果實的抗病性。
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S436.5

【參考文獻】

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本文編號：2524778