海岛棉枯萎病抗性与类黄酮代谢途径基因表达量的相关性

枯萎病是危害海岛棉生产的重要因素之一,研究枯萎病抗性分子机制将为培育抗病海岛棉品种、解决枯萎病对海岛棉的危害问题提供坚实的基础。本研究在前期转录组测序的基础上,对海岛棉枯萎病抗性差异表达基因进行分析(Differentially Expressed Gene,DEG);以7个抗病性表现不同的海岛棉品种为材料,利用qRT-PCR方法研究抗病差异表达基因在接种0~40 h的表达量差异,分析基因表达量与病情指数的相关性。结果表明,DEG分析得出类黄酮代谢通路相关基因与海岛棉枯萎病抗性有关。qRT-PCR分析显示抗病材料中类黄酮代谢通路关键基因的表达量显著高于感病材料。在接菌后多个时间点,类黄酮代谢通路中的关键基因TT7、CHI和DFR在抗病材料中的表达量显著或极显著高于感病材料,其中CHI和DFR基因的表达量与病情指数呈显著负相关。综上所述,类黄酮代谢通路相关基因对海岛棉枯萎病抗性均有影响,且CHI、TT7和DFR基因是关键基因。     

通过GbF3'H基因单独沉默及其与GbCHI和Gb DFR基因共沉默研究其在海岛棉中抗枯萎病功能

【目的】通过沉默海岛棉GbF3'H基因及共沉默GbF3'H、GbCHI和Gb DFR基因,研究其在海岛棉抗枯萎病中的作用。【方法】以海岛棉抗病材料06-146为研究对象,GhCLA1基因为阳性对照,空载体为阴性对照,构建海岛棉TRV2-Gb F3'H沉默载体,协同课题组前期构建的TRV2-CHI和TRV2-DFR载体,利用病毒诱导的基因沉默技术(Virus-induced gene silencing,VIGS)分别进行Gb F3'H基因单独沉默以及GbF3'H、GbCHI和Gb DFR这3种基因共沉默试验。通过实时荧光定量聚合酶链式反应(Quantitative real time-polymerase chain reaction,q RT-PCR)分析各处理样品中基因沉默情况;设置室内接种枯萎病菌试验测定病情指数,分析各沉默材料对枯萎病的抗性差异。【结果】q RT-PCR结果显示,海岛棉GbF3'H基因沉默后其在海岛棉根、茎和叶中的表达量比空载体对照低,Gb F3'H、GbCHI和GbDFR这3种基因共沉默后其在海岛棉根、茎和叶中的表达量均比空载体对照低。病情指数调查结果显示,野生型空载体对照GbF3'H单基因沉默组3种基因共沉默组,说明共沉默材料对枯萎病的抗性明显低于单基因沉默材料,单基因沉默材料明显低于空载体对照和野生型。【结论 】初步确定GbF3'H基因对提高海岛棉枯萎病抗性有一定作用,且可与Gb CHI、GbDFR基因协同作用增强抗病性,这可为海岛棉功能基因组学研究提供参考。     

海岛棉枯萎病抗性与糖基转移酶类基因表达量的相关性

枯萎病是危害海岛棉生产的重要因素之一，研究枯萎病抗性分子机制是培育抗病海岛棉品种的分子基础。基于对前期转录组测序数据分析，本研究对参与海岛棉抗枯萎病调控的糖基转移酶基因进行了初步研究，以8个不同抗病性的海岛棉品种为材料，在枯萎病菌处理后，利用实时荧光定量PCR检测9个棉花抗枯萎病相关基因进行表达量分析，结果表明，GB＿A03G0575在海岛棉枯萎病侵染过程中随着时间的推移，表达量会先减少再增加，推断其可能在受到病菌胁迫时植物生长会受到影响。GB＿A13G1825和GB＿A11G1787基因在抗病材料中的表达量会比感病材料的多，最大表达量出现的时间，感、抗材料基本一致，推测这些基因对抗病有一定影响，表明在抗病过程中三个基因可能起着比较重要的作用。本研究结果为海岛棉抗枯萎病育种及抗病机理提供候选基因资源。     

通过GbF3’H基因单独沉默及其与GbCHI和GbDFR基因共沉默研究其在海岛棉中抗枯萎病功能

【目的】通过沉默海岛棉GbF3’H基因及共沉默GbF3’H、GbCHI和Gb DFR基因,研究其在海岛棉抗枯萎病中的作用。【方法】以海岛棉抗病材料06-146为研究对象,GhCLA1基因为阳性对照,空载体为阴性对照,构建海岛棉TRV2-Gb F3’H沉默载体,协同课题组前期构建的TRV2-CHI和TRV2-DFR载体,利用病毒诱导的基因沉默技术(Virus-induced gene silencing,VIGS)分别进行Gb F3’H基因单独沉默以及GbF3’H、GbCHI和Gb DFR这3种基因共沉默试验。通过实时荧光定量聚合酶链式反应(Quantitative real time-polymerase chain reaction,q RT-PCR)分析各处理样品中基因沉默情况;设置室内接种枯萎病菌试验测定病情指数,分析各沉默材料对枯萎病的抗性差异。【结果】q RT-PCR结果显示,海岛棉GbF3’H基因沉默后其在海岛棉根、茎和叶中的表达量比空载体对照低,Gb F3’H、GbCHI和GbDFR这3种基因共沉默后其在海岛棉根、茎和叶中的表达量均比空载体对照低。病情指数调查结果显示,野生型<空载体对照相似文献   

海岛棉GbCHI基因启动子的克隆及瞬时活性表达分析

查尔酮异构酶(chalcone isomerase, CHI)是类黄酮代谢途径中关键的限速酶之一,与植物的花色形成、抗虫、抗病等特性密切相关。本研究利用前期转录组测序及差异基因表达分析,筛选到与海岛棉抗枯萎病相关基因GbCHI,并从海岛棉抗病品种‘06-146’基因组中克隆了该基因的启动子,序列长度为2 062 bp。启动子分析软件Plant CARE预测GbCHI基因启动子序列除了含有启动子基本元件TATA-box和CAAT-box外,还包括与光照、激素、真菌诱导响应及参与黄酮类生物合成基因调控的MYB转录因子结合位点等顺式作用元件。通过瞬时转化烟草叶片的表达分析进一步表明:在MeJA、SA和枯萎病诱导下该启动子具有驱动GUS基因表达的特性。本研究结果可为后期开展GbCHI基因参与海岛棉抗枯萎病的调控机制研究奠定良好的理论基础。     

棉花多抗病性育种的抗性诱导研究

采用强致病力菌株,制备成棉子菌粉载菌体和孢子悬浮液,研究不同菌量、不同接菌方法和致病温度,诱导棉花苗期抗枯、黄萎病性的育种新技术。通过4种接种剂量梯度试验表明,棉花苗期诱导抗性的最佳接菌量是90 g.m-2棉子菌粉载菌体,播种前土壤接菌,棉黄萎病菌孢子悬浮液的最佳接菌浓度是2×107孢子.ml-1,2片真叶时伤根接菌10 ml,薄膜拱盖提温,20~25℃是诱导发病的最适温度,接菌15~20 d后,淘汰棉枯萎病发病8%以上和棉黄萎病12%以上的品种群体材料,并淘汰抗病群体材料中的感病个体,构建既抗棉枯萎病、又抗棉黄萎病性的多抗病性育种方法。     

基于RNA-Seq的海岛棉“新海17号”黄萎病菌处理的表达谱分析

本研究以耐黄萎病的海岛棉品种"新海17号"为材料,采用RNA-Seq分析了接种黄萎病菌0、8 h、24 h后叶器官和根器官。结果发现与接菌前相比,在接菌8 h和24 h的叶器官中分别有779个和9 240个差异表达基因,根器官中有11 051个和14 465个差异表达基因,2个器官在接菌前,8 h和24 h时差异表达基因分别为10 019、17 497和16 549个。通过对差异表达基因的分布分析,发现接菌前后叶器官中共278个共同表达的基因,根器官中有2 598个共同表达的基因。通过进一步的GO功能注释,主要注释到37项功能,其中生物过程主要有18项;细胞组分主要有9项,分子功能主要10项功能。KEGG代谢路径分析鉴定到了129条通路,其中信号传导途径、植物与病原菌之间的互作、黄酮类等生物碱合成、ABC转运体、抗坏血酸和藻酸盐代谢、次生代谢产物合成等相关路径,这些通路都与棉花的抗黄萎病菌相关。本研究为进一步从耐黄萎病的海岛棉中发掘并利用抗病基因提供了分子基础。     

2种黑籽南瓜响应枯萎病菌侵染的转录组学研究

为了筛选白皮黑籽南瓜和绿皮花纹黑籽南瓜抗枯萎病的差异表达基因,挖掘参与抗性相关的代谢通路。以尖孢镰刀菌侵染2 d后和未侵染的2种幼苗叶片作为材料,利用Illumina Hiseq 2500测序技术进行转录组测序分析。以未侵染的幼苗作为对照,白皮和绿皮花纹黑籽南瓜差异表达基因分别有2082和1116个。其中141个基因在2种黑籽南瓜中均呈现出差异表达,62个基因具有相同表达趋势。对差异表达基因进行GO功能注释,结果显示2种黑籽南瓜差异表达基因主要富集在生物学过程中。KEGG代谢通路分析发现白皮有22个差异表达基因显著富集在植物激素信号通路,绿皮花纹有30个差异表达基因富集在苯丙烷生物合成通路。本研究挖掘出黑籽南瓜抗枯萎病差异表达基因,预测了抗性通路,为瓜类抗病机制的深入研究奠定了理论基础。     

陆地棉和海岛棉的黄萎病抗性遗传研究

以3个海岛棉品种和5个陆地棉品种配制的23个正反交组合的四个分离群体(F1、F2、BC1和BC2)为材料,以中等致病力的安阳菌系接种,研究陆地棉和海岛棉黄萎病抗性的遗传规律。结果表明,海岛棉品种间杂交,F2和BC2抗病和感病单株的分离比例均符合3∶1和1∶1,其黄萎病抗性是由一个显性基因控制;陆地棉品种间F2和BC2的抗病和感病单株的分离比例也均符合3∶1和1∶1,其黄萎病抗性也是由一个显性基因控制。用海岛棉抗病品种与陆地棉抗病品种进行种间杂交,其F2和BC2的抗病株均在95%以上,而用海岛棉抗病品种与陆地棉感病品种进行杂交,其F2和BC2抗病株和感病株的分离比例符合3∶1和1∶1,表明海岛棉和陆地棉的黄萎病抗病基因可能位于同一基因位点。     

海岛棉不同群体枯萎病抗性分析及评价

棉花枯萎病是棉花种植区常见的一种病害,目前在海岛棉中发病严重,它的发生和发展直接影响到棉花的产量和品质。为揭示海岛棉枯萎病田间发病特征,本研究通过对三个海岛棉不同遗传群体(包括由抗病亲本5 917和感病亲本Pimas-7组配的F2:4群体(P1),由143份海岛棉种质资源构建的自然群体(P2)以及由感病亲本新海14和抗病亲本06-146组配的RIL系群体(P3))的枯萎病抗病表型特征进行田间调查,并分析其在不同世代间的主要遗传规律。结果表明:(1)通过对海岛棉枯萎病发病特征进行分级统计,发现三个群体在花铃期的病情指数和病级均成正偏态分布,P1和P3群体在病级和病情指数分布上出现了超亲材料;(2)通过方差分析发现三个不同群体间的病情指数和病级均存在显著差异,其中P2群体在两个抗病性状上值最高,变异系数最小,P3群体在两个抗病性状上值最低,变异系数最大;(3)通过估算遗传力得出的海岛棉枯萎病抗性的广义遗传力在70%左右,为中等遗传力;(4)对搜集到的143份海岛棉种质资源进行聚类,共分为四大类,其中,新疆自育品种抗病性总体较好。本研究通过比较不同海岛棉种质资源的抗病性,筛选得到一批枯萎病抗病性较强的材料,可以为今后进行海岛棉抗病育种奠定基础。     

不同黄瓜材料对枯萎病的抗性评价

以危害我国黄瓜的优势枯萎病生理小种4为供试菌源,运用室内苗期人工接种和田间成株期病圃检测2种方法对43份黄瓜材料进行了枯萎病的抗性评价,苗期接种筛选出抗病材料7份,中抗材料16份,感病和高感材料20份。其中抗(含中抗)材料占53.5%,感病材料占46.5%。欧洲血缘的抗病(中抗以上)材料占39.5%;华北和日本血缘的抗和中抗材料占13.9%。成株期田间病圃的鉴定结果与苗期接种基本一致,符合率达86.7%。说明苗期接种结果准确,接种方法可靠。同时还表明了黄瓜种质资源中蕴藏着对改良枯萎病抗性有利用价值的基因资源,其中欧洲黄瓜抗源较丰富,华北和日本类型的黄瓜枯萎病抗源相对匮乏。     

过氧化物酶同工酶与棉花黄萎病抗性的相关研究

对20个来源及抗性不同的海岛棉和陆地棉品种和2个陆地棉(S)/海岛棉(R)杂交组合 的亲本、 F1、 F2世代的POX同工酶研究表明, 接种黄萎病菌前后, 棉花叶片中的 POX同工酶酶谱发生明显变化, 抗病品种与感病品种的阴性POX同工酶谱带均由原来的3 条 增 至6条, 但两者之间不存在明显差异; 阳性POX同工酶谱带接种前后均只有1条(     

棉花抗黄萎病相关基因的序列和表达分析

黄萎病是棉花生产的主要病害,克隆抗病基因是培育棉花抗黄萎病品种的关键。本文根据前期的定位结果,结合棉花基因组测序信息,提取定位区段内基因组序列,预测获得63个基因。Gene Ontology分析表明63个基因参加多种生物进程,其中6个基因参与植物抗逆进程。根据Gene Ontology分析和前人研究结果,选择15个基因进行序列分析。启动子序列分析表明启动子区域包含各种抗逆的调控元件,其中6个基因包含了W-box元件。对海7124和苏棉8号棉花幼苗进行黄萎病菌处理,取病菌处理后不同时期的根,选择14个基因进行表达分析,结果表明在黄萎病菌处理后,有8个基因表达出现变化,其中在海7124和苏棉8号之间表达差异最大的基因是跨膜蛋白(Transmembrane protein 214-a isoform 1)、细胞色素P450(Cytochrome p450)和Udp-糖基转移酶UGT89A2(Udp-glycosyl transferase 89a2-like)基因。本研究为抗病基因克隆提供了候选基因。     

Assessment of Gossypium sturtianum and G. australe as potential sources of Fusarium wilt resistance to cotton

When challenged with Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum (Fov) from vegetative compatibility groups (VCGs) 01111 and 01112 in glasshouse tests, Gossypium australe Mueller and Gossypium sturtianum Willis accessions showed a variety of disease responses ranging from highly resistant to highly susceptible. Under high disease pressure G. sturtianum accession Gos-5275 was significantly more resistant than the commercial G. hirsutum cultivars that are designated standards for Fusarium resistance by Australian cotton breeders. Under low disease pressure G. sturtianum accession Gos-5250 was more susceptible than a highly susceptible commercial cultivar. A series of glasshouse tests was performed at two locations (Indooroopilly, QLD. and Canberra, ACT), and under low and high disease pressure. In these tests, a hexaploid cross (Gos-5271) generated from a Fusarium-resistant G. sturtianum (Gos-5275) and a Fusarium-susceptible G. hirsutum L. (CPI-138969) was significantly more resistant to Fusarium wilt than its G. hirsutum parent. Thus G. sturtianum, with a diploid genome and a range of responses to Fov challenge, has the potential to provide the basis for the elucidation of the genetic basis of resistance to Fusarium wilt in cotton species. In addition, resistant accessions of G. sturtianum are identified as a potential source of Fusarium wilt resistance genes for cotton breeding. In the glasshouse tests used to assess the resistance of various Gossypium accessions to Fusarium wilt disease, the scoring of vascular browning was found to give a more reliable indication of disease severity than the scoring of foliar symptoms. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

中棉所12的黄萎病抗性遗传与育种应用研究

 以2个海岛棉品种和5个陆地棉品种为材料与中棉所12进行正反交,配制14个杂交组合的F₁和F₂ 。采用纸钵育苗,撕底伤根接种方法对14个组合的F₁和F₂群体进行黄萎病抗性鉴定。结果表明,以中棉所12作父本与海岛棉抗黄萎病品种或陆地棉抗黄萎病品种进行杂交,F₂抗（耐）病株与感病株的分离符合3：1的分离规律,说明海岛棉的抗黄萎病性对于中棉所12的耐黄萎病性为显性,中棉所12的耐黄萎病性对于陆地棉的感黄萎病性为显性,控制黄萎病抗性的基因为一个显性主基因。然而,以中棉所12为母本与海岛棉品种、抗病陆地棉品种和感病陆地棉品种进行杂交,F₂群体中90%以上的个体为抗病类型,说明中棉所12的细胞质中存在着抗黄萎病的遗传成分,具有细胞质母体遗传的特点,在棉花抗黄萎病育种中具有重要的利用价值。     

Inheritance of resistance to flax wilt (Fusarium oxysporum f.sp. lini Schlecht) in a doubled haploid population of Linum usitatissimum L.

The inheritance of resistance to fusarium wilt (Fusarium oxysporum f.sp. lini) was investigated in Linum usitatissimum as a first step towards gaining an understanding of the molecular genetics of the disease and developing a procedure for marker-assisted selection. A recombinant doubled haploid (DH) population was derived from the haploid component of polyembryonic F₂ seeds originating from a cross between a wilt resistant, twinning Linola™ Linola is a registered trademark of CSIRO line CRZY8/RA91 and the wilt susceptible Australian flax cultivar Glenelg. The segregation of resistance was studied in 143 DH lines under glasshouse and field conditions. Most of the phenotypic variation was attributable to the segregation of two independent genes with additive effects. Minor resistance genes may have also contributed by modifying the resistance response. A glasshouse screening method of DH lines proved a reliable indicator of field resistance to fusarium wilt. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

用相互嫁接和定量PCR分析棉花对棉花黄萎病的抗性

为了研究棉花对棉花黄萎病的抗性机制, 本文选用对棉花黄萎病表现抗病的海岛棉(Gossypium barbadense)材料海7124和Pima 90及感病的陆地棉(G. hirsutum)材料冀棉11, 通过相互嫁接的方法构建试验系统, 用棉花黄萎菌对其人工接种, 利用Real-time quantitative PCR (qPCR)技术分析其在感病和抗病棉花中侵染的差别。相互嫁接试验中感/抗和抗/感组合的病情指数介于感/感和抗/抗对照之间, 且相互嫁接棉株各个部位的IC值(侵染系数)也多介于其对照相应部位之间; 并且病情指数与不同部位IC值显著相关, 说明棉花黄萎菌可以通过接口在抗-感之间扩展。感/抗嫁接组合试验说明抗病材料的茎基部在抑制病原菌扩展中起重要的作用, 而抗/感类型试验说明抗病材料接口以上部分也具有抑制病原菌增殖的作用。总之, 抗病海岛棉无论作为砧木还是接穗, 都能有效抑制病原菌的扩展, 说明抗病海岛棉对棉花黄萎菌具全株抗性, 但茎基部在抑制病原菌扩展中起重要的作用; 同样, 感/抗和抗/感组合试验也说明感病材料的各个部位均不能抑制病原菌的定殖和扩展。     

Up-regulation of resistance gene analogs (RGA) in chickpea in the early response to <Emphasis Type="Italic">Fusarium</Emphasis> wilt

The aim of the present work was to determinate if resistant gene analogs (RGAs) previously identified and characterized by our group are involved in the early response to Fusarium oxysporum f. sp. ciceris (Foc). The expression profile of RGAs was determined using quantitative real-time polymerase chain-reaction (qPCR) in WR315 (resistant) and ILC3279 (susceptible) genotypes in response to Foc race 5 inoculation. Our results demonstrate that RGA05 and RGA07 were induced after Foc race 5 treatment at 2 days after inoculation (DAI) in the resistant genotype. In contrast RGA10 was induced in both resistant and susceptible plants, although the basal level of this gene was higher in the resistant genotype. On the contrary, no significant changes were observed for any of these genes at 7 DAI. Our results suggest a role of some of the candidate genes in the early response against fusarium wilt, mainly as part of the inducible defensive system. Thus, these genes could be a good start point for further studies such as candidate gene mapping or understand the bases for resistance in chickpea.