谷子抗锈病反应相关MYB转录因子的鉴定与表达

【目的】谷子锈病是影响其产量和品质的重要因素之一。鉴定谷子抗锈病相关的MYB转录因子,为谷子抗锈病机理研究奠定基础。【方法】 利用real-time PCR技术,检测9个SiMYBs转录因子基因在（1）谷子孕穗期根、茎、叶和穗4个部位的表达情况,（2）在谷子抗（resistance,R）、感（susceptibility,S）锈病反应120 h内的表达丰度差异,（3）在植株外接水杨酸（salicylic acid,SA）和茉莉酸甲酯（methyl jasmonate,MeJA）后24 h内的表达变化;比较SiMYBs基因在谷子R、S、SA与MeJA 4种反应中的表达模式;选择抗病相关SiMYBs基因进行转录激活活性检测和亚细胞定位。【结果】 SiMYB100在叶部表达量最高,其余8个基因均在根部表达量最高,SiMYB074最显著。5个基因的表达与抗病相关：SiMYB074和SiMYB202受锈菌侵染诱导表达,抗病反应早期的表达量明显高于感病反应;SiMYB041和SiMYB177在抗病反应早期下调表达,后期上升至接种前,而感病反应中保持低水平表达;SiMYB100在接种后的48 h内,抗病、感病反应表达模式相反。在响应外源激素SA和MeJA反应中,SiMYBs基因的表达量均发生不同程度的变化。4个基因（SiMYB074、SiMYB100、SiMYB174和SiMYB202）在R、SA与MeJA反应中的表达模式一致,不同于S反应。5个抗病相关SiMYBs基因具有转录激活活性,其编码蛋白质定位于细胞核中。【结论】 鉴定到SiMYB041、SiMYB074、SiMYB100、SiMYB177和SiMYB202 5个基因的表达与谷子抗锈病相关;SiMYB074与SiMYB100在谷子生长发育和抗病过程中都发挥一定的功能;SiMYB074、SiMYB100、SiMYB174和SiMYB202 4个基因可能通过SA和JA信号途径参与谷子的早期抗病反应。     

谷子种子白发病菌带菌检测及种群多态性分析

为检测不同地区谷子种子携带白发病菌Sclerospora graminicola的情况以及种群多态性,以我国谷子不同主产区收集的95份代表性谷子品种种子为材料,提取种子基因组DNA并作模板,利用白发病菌28S rRNA序列设计特异性引物进行PCR扩增,将所获得的PCR产物测序后与白发病菌28S rRNA序列进行比对。结果表明,特异性引物Sg-28S-403-F/Sg-28S-1221-R对白发病菌具有高度的特异性,扩增出819 bp的特异性目标片段,有效检测灵敏度为0.125 ng/μL。在95份谷子种子中,26份种子检测出特异性扩增条带,所有扩增条带对应序列与白发病菌28S rRNA序列的相似性达98%以上,并且带菌种子全部来自春谷区。分析26份阳性样品的28S rRNA序列,得到58个变异位点和34种单倍型,其中单倍型SG2出现频率最高,内蒙古、陕西、山西、河北和辽宁省区的白发病菌都具有该单倍型,表明不同地理来源的白发病菌28S rRNA序列存在差异,SG2为优势单倍型。     

谷子种子线虫检测及分析

为了快速检测谷子种子携带线虫情况并了解不同地区线虫种群的多态性,利用PCR技术对采集自中国谷子主产区不同区域内的99份谷子种子的带线虫情况进行了检测,并分析其不同地区线虫种群的遗传多样性。结果表明,根据贝西滑刃线虫核糖体28S rRNA-D2/D3片段设计的引物对谷子线虫具有高度的特异性和灵敏性,扩增出245 bp的特异性目的片段,对谷子线虫的检测浓度最低为0. 125 ng/μL。在99份谷子种子DNA中,有33份种子检测到特异性扩增条带,测序结果表明,所有扩增条带对应序列与线虫28S rRNA序列的相似性达97%以上,进一步说明33份种子携带线虫。重复试验结果表明,阳性种子的带线虫频率介于33. 3%～100%,且带线虫的谷子种子主要来自春谷区。分析33份阳性样品的28S rRNA片段序列,存在29个变异位点和22种单倍型,其中单倍型AB1为优势单倍型,河北张家口市和内蒙古松山区两地线虫的单倍型遗传多样性最丰富。本研究建立了一种特异性好、灵敏度高的检测谷子种子带线虫的一步PCR方法;谷子线虫病是夏谷区的主要病害,随着谷子春夏谷区的交流,线虫病成为春谷区病害,种子带病可能是主要初侵染源;不同地理来源的线虫28S rRNA序列存在差异,AB1为优势单倍型。     

谷子SiWRKY03基因的分子特征与表达分析

WRKY是参与植物生长发育与抗逆反应的一类转录因子。为了解谷子中SiWRKY03基因的功能,利用生物信息学软件分析了其生物学特征,采用Real-time PCR技术检测了SiWRKY03转录因子在谷子不同组织部位和抗谷锈病过程中的表达丰度变化。结果表明,SiWRKY03基因的开放阅读框全长为1 137 bp,编码378个氨基酸,预测分子质量为39.73 ku,理论等电点(pI)为5.91,含有1个WRKY保守结构域。该蛋白质二级结构的最大元件是无规则卷曲,最小元件为β-转角。进化分析表明,SiWRKY03与糜子(RLM93064.1)和哈氏黍(PAN29607.1)的氨基酸序列同源性最高,为99%。组织表达分析表明,该基因在谷子根、茎、叶和穗中均有表达,其中根中表达量最高,穗中表达量最低,与转录组数据一致。在谷子响应锈菌胁迫反应的120 h内,SiWRKY03基因在抗病反应的12,36 h上调表达,而感病反应过程中无显著性变化,推测SiWRKY03在谷子抗锈病反应中起正调控作用。上述试验结果为进一步研究SiWRKY03基因功能与抗病机制奠定理论基础。