超量表达CsGH3.6通过抑制生长素信号转导增强柑橘溃疡病抗性

【背景】由柑橘黄单胞杆菌柑橘亚种(Xanthomonas citri subsp. citri,Xcc)引起的柑橘溃疡病是柑橘生产上最具毁灭性的一种病害。植物生长素在调控柑橘溃疡病菌引起的寄主侵染部位脓疱形成中起重要作用。生长素早期响应基因GH3通过酰基化吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)调控植物激素动态平衡。前期研究发现柑橘CsGH3.6在调控生长素响应溃疡病侵染中起着重要作用。【目的】通过对超量表达CsGH3.6转基因晚锦橙的抗病性、植株表型、细胞和激素变化进行分析,利用RNA-Seq解析CsGH3.6调控的信号通路,探明CsGH3.6调控激素动态平衡影响柑橘溃疡病抗性的内在机制。【方法】利用针刺法对离体转基因叶片接种溃疡病菌Xcc,统计接种第10天时病斑面积和病情指数,以野生型为对照,评价转基因植株的抗性水平;提取感病前后叶片内源激素,利用高效液相色谱技术(high performance liquid chromatography,HPLC)检测转基因植株中激素含量变化;温室中观察转基因植株表型变化;通过测量叶片纵径、横径和厚度分析转基因植株叶型变化特征;制备叶片表皮切片,显微观察表皮细胞和气孔,并统计转基因植株表皮细胞长度和气孔密度;采用RNA-Seq测序技术研究转基因植株转录组变化情况,并利用Nr、Nt、Pfam、COG、SwissProt和gene ontology (GO)数据库注释基因功能,进一步利用KEEG数据库和MapMan软件解析超量表达CsGH3.6影响的重要基因、功能和途径,阐明CsGH3.6调控柑橘溃疡病抗性的分子机制。【结果】超量表达CsGH3.6显著增强转基因植株的溃疡病抗性;转基因植株分枝增多且下垂,叶片向上卷曲,变小,颜色浅;转基因植株气孔密度增加,表皮细胞变短;激素含量分析显示,转基因植株自由生长素(IAA)和茉莉酸(jasmonic acid,JA)含量显著降低,而水杨酸(salicylic acid,SA)含量显著增加;转录组测序分析表明,超量表达CsGH3.6显著抑制生长素信号转导相关基因表达,特别是所有注释的Aux/IAA家族基因均下调表达,相反,与生物胁迫相关基因的表达为上调,其中绝大部分基因为病程相关蛋白基因。【结论】超量表达CsGH3.6通过酰基化自由IAA抑制生长素信号转导,调控JA和SA的动态平衡,改变细胞和植株的形态建成,从而增强柑橘对溃疡病的抗性。研究结果暗示调控激素动态平衡在柑橘抗病育种中具有潜在价值。     

转录因子CsWRKY61对柑橘溃疡病抗性的影响

【背景】柑橘溃疡病(citrus bacterial canker,CBC)是世界柑橘产业上危害最严重的病害之一,由柑橘黄单胞杆菌柑橘亚种(Xanthomonas citri subsp. citri,Xcc)引起,在国内外被列为检疫对象。由于柑橘分子病理研究相对滞后,导致可供利用的抗性基因资源相对匮乏。WRKY转录因子参与植物抵御生物和非生物胁迫反应,前期研究发现柑橘WRKY转录因子可能在调控寄主抗病反应中起着重要作用。【目的】通过对超量表达CsWRKY50、CsWRKY61和CsWRKY72转基因晚锦橙(Citrus sinensis)的溃疡病抗性进行评价,明确这些基因在柑橘响应溃疡病菌侵染中的生物学功能和抗病育种价值。进一步利用RNA-Seq解析CsWRKY61调控的信号通路。【方法】利用农杆菌介导法进行柑橘遗传转化,获得超量表达CsWRKY50、CsWRKY61和CsWRKY72的晚锦橙;利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析转基因植株中目的基因的表达水平以及拷贝数;以非转基因植株为对照,采用离体针刺接种评价转基因植株对溃疡病的抗性;通过比较超量表达CsWRKY61和野生...     

柑橘溃疡病抗性相关转录因子CitMYB20的功能

【目的】了解柑橘不同品种CitMYB20对柑橘溃疡病菌(Xanthomonas citri subsp. citri,Xcc)和外源植物激素的应答情况,评价转基因植株对柑橘溃疡病的抗性,验证CitMYB20的生物学功能。【方法】根据柑橘基因组序列设计引物,PCR法同源克隆柑橘溃疡病抗性品种金弹金柑(Fortunella japonica)和敏感品种枣阳小叶枳(Poncirus trifoliata)的CitMYB20基因序列和启动子序列,利用在线软件PlantCARE对启动子序列进行顺式作用元件预测。以针刺法对金弹金柑和枣阳小叶枳离体叶片接种柑橘溃疡病菌,用外源激素水杨酸、茉莉酸甲酯和乙烯利处理金弹金柑和枣阳小叶枳的叶片,在处理的不同时期收集材料,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测CitMYB20的表达水平。分别构建CitMYB20的过表达载体和抑制表达载体,根癌农杆菌法转化枳上胚轴,随机摘取转基因株系成熟叶片进行柑橘溃疡病离体抗性评价。【结果】金弹金柑和枣阳小叶枳中CitMYB20(GenBank登录号分别为MN689609和MN689608)序列高度保守,相似度达到99%...     

钙对枳生长发育及柑橘溃疡病抗性的影响

【背景】柑橘溃疡病是由柑橘黄单胞杆菌柑橘致病变种(Xanthomonas citri subsp. citri,Xcc)引起的细菌性病害,可侵染枝、叶、果,危害几乎所有的柑橘主栽品种。前期对湖南省39个柑橘园的调查结果显示柑橘果园土壤酸化和交换性钙缺乏严重,叶片中均存在钙缺乏现象。钙是植物所需大量元素之一,钙缺乏会造成植物营养失衡,生长势下降,植物免疫水平受影响。然而,钙元素对柑橘溃疡病抗性的影响尚不明确。【目的】分析对柑橘溃疡病敏感的枳(Poncirus trifoliata)在不同钙浓度处理下叶片注射接种Xcc后的致病差异,探讨钙在Xcc侵染枳叶片过程中的作用。【方法】采用沙培法对枳实生苗进行0、0.75、3、30 mmol·L^-1钙浓度处理,分别测定枳生长期的生物量、叶绿素a和b浓度、根系和叶片钙元素含量、观察根系活性氧(ROS)的产生和胼胝质沉积,并分析枳叶片接种Xcc后细胞壁合成相关基因及免疫途径相关基因诱导表达变化特征。【结果】以3 mmol·L^-1钙处理为对照,0、0.75和30 mmol·L^-1钙处理后,...     

广东和江西省柑橘溃疡病菌的遗传多样性分析

【目的】明确来自广东和江西两省柑橘溃疡病菌菌株之间的分子水平差异.【方法】使用ERIC引物,通过REP-PCR技术,对来自我国广东和江西省12个市(县)12个柑橘品种的71个柑橘溃疡病菌株进行遗传多样性研究.根据DNA指纹特征,并用NTSYS软件聚类分析.【结果和结论】71个菌株在相似值为0.64时,可以分为A、B两簇,其中来自江西赣州6个市县的所有溃疡病菌株全部聚在A簇,而来自广东有50%的菌株聚在B簇.取相似值为0.88时,A、B簇又各自分为6个遗传组.广东和江西两省柑橘溃疡病菌存在明显的遗传多样性,不同地理来源和不同柑橘品种之间的溃疡病细菌多样性差异明显.     

柑橘溃疡病菌PCR快速检测技术研究初报

应用柑橘溃疡病菌独有的保守基因设计并合成了引物对,建立柑橘溃疡病菌PCR检测技术.PCR检测结果表明,来源于不同产地的病菌菌株均可扩增出靶标带,而水稻白叶枯病菌不能扩增出靶标带;2×10~2×105 个·ml-1的溃疡病病菌悬浮液也均可扩增出靶标带,说明该PCR技术具有很强的特异性和检测灵敏度.研究结果也表明,来源于福建、四川和安徽的柑橘溃疡病菌具有同源性.     

柑橘溃疡病发生与抗性研究进展

柑橘溃疡病对柑橘生产危害严重,被世界许多国家列为重要的检疫性病害。从柑橘溃疡病害发生、预报、抗性机制和抗性利用等方面主要综述了近年来中国对柑橘溃疡病研究取得的进展。对影响柑橘溃疡病发生的气候条件、不同柑橘种类或品种对溃疡病的抗性差异、组织结构及生理生化特性与抗性的关系等进行了探讨,最后指出存在问题并提出展望。     

不同柑橘品种溃疡病抗性及不同时期药剂处理防效评价

对11个柑橘品种离体叶片进行溃疡病菌接种,统计病情指数;选取5个对溃疡病易感的柑橘品种在病菌接种后不同时期进行药剂处理试验,评价溃疡病病菌接种后防治的最佳时期和药剂防效.结果表明,接种12 d溃疡病抗性由高到低依次是长安金柑>贡柑>红肉蜜柚>砂糖橘>金橘蜜柚>马家柚>沙田柚>橘红>纽荷尔脐橙>沃柑>茂谷柑;4种药剂防效...     

柑橘溃疡病抗性SNP验证及其相关钙依赖性蛋白激酶基因诱导表达

【目的】前期根据转录组数据挖掘柑橘单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)位点,通过关联分析获得14个与柑橘溃疡病耐/感性关联的SNP。以此为基础,本研究利用柑橘杂交群体验证这些位点与柑橘溃疡耐/感性的相关性,以期获得显著相关的SNP,并对其相关的基因进行柑橘溃疡病菌(Xanthomonas citri subsp. citri,Xcc)和植物激素诱导表达分析。【方法】以抗病和敏感柑橘品种及其杂交F1代群体共143个材料为试材,采用离体叶片针刺接种法进行溃疡病抗性鉴定;利用高分辨率熔解曲线(high resolution melting,HRM)技术,对F1群体进行SNP分型;使用DPS软件对F1群体的溃疡病耐/感性表型和SNP基因型进行相关分析;实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)分析其中一个SNP相关的柑橘钙依赖性蛋白激酶基因(calcium-dependent protein kinase gene,CDPK)的诱导表达模式。【结果】供试杂交F1代群体的病斑面积在0.75—3.29...     

沃柑溃疡病病原菌分离鉴定及防治药剂筛选

[目的]明确广西南宁沃柑溃疡病病原菌种类,筛选田间能抑制该病害的药效,为当地沃柑溃疡病的防治提供依据.[方法]采用组织分离法对病原菌进行分离和纯化培养,根据柯赫氏法则进行验证,通过形态学、16S rDNA序列分析与构建系统发育进化树相结合的方法对病原菌进行鉴定.选用14种药剂,采用平板对峙法测定不同药剂对沃柑溃疡病病原菌的室内毒力;选取室内毒力测定具有一定抑菌效果的药剂进行田间防治效果试验.[结果]确定广西南宁沃柑溃疡病病原为柑桔黄单胞柑桔亚种(Xanthomonas citri subsp.citri),系A菌系.室内毒力测定结果显示,供试的14种药剂中只有80%代森锰锌可湿性粉剂、200亿活芽孢/g枯草芽孢杆菌可湿性粉剂、1.6%噻霉酮涂抹剂、1.8%辛菌胺醋酸盐水剂和3%中生菌素可湿性粉剂等5种药剂对柑橘溃疡病病原菌表现出一定的抑制效果,在500、1000、2000、4000和8000倍稀释浓度下,80%代森锰锌可湿性粉剂的抑菌效果最好,抑菌率为77.4%、75.2%、64.7%、63.0%和58.3%,有效中浓度(EC50)较低,为49.09 mg/L;200亿活芽孢/g枯草芽孢杆菌可湿性粉剂的抑菌率为73.5%、67.4%、64.5%、61.5%和51.2%,EC50较高,为81.47 mg/L.田间药效试验结果表明,200亿活芽孢/g枯草芽孢杆菌可湿性粉剂和1.6%噻霉酮涂抹剂对沃柑溃疡病有较好的防治效果,防效分别为73.45%和71.07%.[结论]从广西南宁分离出的沃柑溃疡病病原菌为强致病性柑桔黄单胞柑桔亚种A菌系,田间可选择200亿活芽孢/g枯草芽孢杆菌进行生物防治.     

柑橘Rboh家族鉴定及其对激素和柑橘溃疡病的响应

【目的】活性氧(reactive oxygen species,ROS)是植物抗病反应中重要的信号分子,而Rboh是参与活性氧产生的关键酶之一。本研究通过鉴定和分析柑橘全基因组中Rboh基因家族生物信息学特性、生物胁迫相关植物激素和溃疡病菌(Xanthomonas citri subsp. citri,Xcc)侵染诱导下表达模式,为研究Rboh基因家族与柑橘抗溃疡病过程的相关性,进一步研究和利用柑橘Rboh基因打下基础。【方法】利用过氧化物酶数据库RedOxiBase和柑橘(甜橙)CAP数据库获得柑橘Rboh家族序列信息;利用生物信息学软件对CsRboh进行理化性质、系统进化关系、染色体定位、基因结构、蛋白功能结构域、保守基序和启动子元件系统分析。通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析植物激素水杨酸(salicylic acid,SA)、茉莉酸(jasmonic acid,JA)、脱落酸(abscisic acid,ABA)和溃疡病菌处理下CsRboh表达模式。【结果】鉴定得到7个柑橘Rboh家族成员(CsRboh01—CsRboh07),其编码蛋白包含784—946个不等的氨基...     

GST pull-down联合LC-MS/MS筛选柑橘抗溃疡病转录因子CsBZIP40的互作蛋白

【目的】CsBZIP40是一个与溃疡病抗性相关的转录因子,本研究旨在筛选转录因子CsBZIP40在响应柑橘溃疡病菌（Xanthomonas citri subsp. citri,Xcc）侵染过程中的互作蛋白,对CsBZIP40的互作网络进行分析,为柑橘抗溃疡病的分子育种提供理论依据。【方法】采用GST pull-down技术筛选柑橘在溃疡病菌侵染过程中CsBZIP40的互作蛋白。首先,构建带有GST标签的CsBZIP40蛋白融合表达载体,经IPTG（异丙基硫代半乳糖苷）诱导表达、纯化后获得GST-CsBZIP40融合蛋白作为诱饵蛋白;然后,将GST-CsBZIP40融合蛋白固定在谷胱甘肽亲和磁珠上,用固定在亲和磁珠的GST-CsBZIP40诱饵蛋白与接种溃疡病菌或LB培养基后柑橘叶片总蛋白进行孵育,与GST-CsBZIP40诱饵蛋白结合的蛋白复合物洗脱收集后进行SDS-PAGE凝胶电泳验证。将验证成功的样品洗脱液进行液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）检测,鉴定出未侵染和侵染状态下CsBZIP40的互作蛋白,将检测到的蛋白利用甜橙基因组数据库进行注释,筛选出在溃疡病菌侵染过程中与CsBZIP40特异结合的蛋白,并进行GO、KEGG和互作网络分析。【结果】过表达CsBZIP40的转基因植株表型正常,与对照植株无明显差异。过表达CsBZIP40的转基因植株溃疡病抗性评价中病斑面积、病情指数均显著小于野生型植株,分别为野生型的45%和54%。以该转基因植株为材料成功提取出侵染溃疡病菌后和未接种溃疡病菌状态下的柑橘叶片总蛋白。成功构建出GST-CsBZIP40诱饵蛋白表达载体,诱导表达纯化出GST-BZIP40诱饵蛋白。利用GST-CsBZIP40诱饵蛋白从侵染溃疡病菌后柑橘总蛋白和未接菌柑橘总蛋白中成功钓取蛋白,并用LC-MS/MS检测。经过比对、注释和筛选,在柑橘溃疡病菌侵染过程中与GST-BZIP40特异结合的蛋白有53个,这些蛋白参与多个分子功能和通路。在这53个蛋白中,有6个蛋白（Cs1g02310、Cs3g05280、Cs3g23950、Cs6g13880、Cs7g12130、orange1.1t04973）可能与植物抗病性密切相关。数据库中已经证明53个蛋白中44个与CsBZIP40有直接或间接的互作关系。【结论】溃疡病菌侵染过程中有53个蛋白与CsBZIP40互作,根据注释6个蛋白与植物抗病性密切相关,这些蛋白可能在提高柑橘生物胁迫抗逆性方面发挥着重要的作用。     

利用EMS诱变获得抗溃疡病甜橙突变体的研究

研究以大红甜橙实生苗上胚轴为试材,采用甲基磺酸乙酯(EMS)对其节间茎段进行诱变处理,通过用不同浓度溃疡病菌粗提物进行离体筛选,以确定适宜的抗溃疡病选择压,并获得抗溃疡病突变体材料。结果表明,以1.8%的EMS溶液浸泡节间茎段2 h可获得"半致死"效应;溃疡病菌粗提物浓度为4%时为适宜的抗病选择压。对1 030个再生不定芽进行两次不连续离体筛选,再经离体接种溃疡病菌鉴定后获得35个抗性芽,成活率为3.4%。该试验初步获得抗溃疡病粗提物的大红甜橙突变体株系23株,为后续进一步研究提供材料基础。     

柠檬自交后代抗柑橘溃疡病的离体鉴定

为鉴定柠檬自交后代对柑橘溃疡病的抗性,以柠檬鲜叶为材料,通过注射法和针刺法接种不同浓度溃疡病菌菌液,对114株柠檬自交后代群体进行离体鉴定,并以感病材料冰糖橙、抗病材料枸橼C-05作为对照。结果表明:柠檬自交后代对溃疡病抗性存在个体间差异;其中,注射接种法中表现为抗10~4和10~5 CFU/m L病原菌的植株有24株,针刺接种法中表现为抗108 CFU/m L病原菌的植株有11株;其中,有6株柠檬自交后代在2种鉴定方法中均被认定为抗病株。综合2种鉴定方法,114株柠檬自交后代中有29株对溃疡病表现出抗10~4 CFU/m L病原菌。