芜菁根肿病抗性鉴定及WRKYⅢ亚家族基因在根肿菌胁迫下的功能分析
根肿病是由芸薹根肿菌（PlasraodiophorabrassicaeWoron）侵染十字花科作物根部，引起根部肿大的一种土传病害，严重威胁着十字花科作物的可持续发展。挖掘抗性基因资源、选育抗病品种是克服根肿病最经济、有效的途径。芜菁（BrassicarapaL.ssp.rapa）作为根肿病抗性基因资源最多的芸薹属作物，筛选鉴定芜菁抗病材料和挖掘抗性基因资源对根肿病抗性育种具有重要意义。 本研究以25份芜菁为材料，采用人工接种和分子标记鉴定其对根肿病抗性；通过染色和石蜡切片观察比较了抗病和感病芜菁中根肿菌侵染进程及根部组织病理变化的差异。利用生物信息学软件鉴定了WRKYⅢ亚家族成员；利用qRT-PCR技术分析了家族基因在根肿菌和激素处理下的表达模式；克隆了响应根肿病主要基因并进行亚细胞定位和功能研究。主要研究结果如下： 1.抗病性鉴定结果显示，25份芜菁中有9份表现抗病（免疫、高抗和耐病），其中WJ-21和WJ-22抗病性最强，表现为免疫。共筛选到7个抗病基因的分子标记，检测结果显示，各基因分布数量从多到少依次为：Crr3＞CRb＞Crr1a=CrrA5＞CRc＞Crr1＞CRa。WJ-22所含抗病基因位点总量最多，为6个；而WJ-2、WJ-20、WJ-23和WJ-24中未检测到抗病基因。 2.抗病和感病芜菁中根肿菌侵染进程和根部病理变化存在差异。感病材料发生根毛侵染时间为0~24h，皮层侵染为24h~3d；与其相比，抗病材料中根毛侵染时间晚、侵染率低，无皮层侵染。感病材料根部细胞膨大，结构紊乱并挤压、破坏根部导管，而抗病材料细胞结构完整。 3.在芜菁全基因组范围内，鉴定出21个WRKYⅢ亚家族成员，其不均匀分布在芜菁的9条染色体上，编码蛋白包含258-916个不等的氨基酸残基，含motif结构0-8个不等，大部分成员含按顺序排列的motif4-5-7/(8-2)-1-3；顺式作用元件分析发现启动子中含有大量光、激素和逆境胁迫响应元件，在激素响应元件中Me-JA响应元件最多。 4.qRT-PCR结果显示WRKYⅢ家族基因可响应根肿病菌诱导。其中BrWRKY46-2、BrWRKY70-2基因在抗病材料中表达量明显升高，而感病材料中降低；两基因经外源SA诱导后表达量上调，Me-JA诱导后下调，表现出相反的表达模式。 5.克隆得到BrWRKY46-2和BrWRKY70-2基因CDS长度均为855bp，与白菜和甘蓝型油菜亲缘关系最近。亚细胞定位结果表明，BrWRKY46-2和BrWRKY70-2蛋白定位于细胞核。与野生型相比，接种根肿菌后，拟南芥wrky46突变体病情指数下降，但差异不显著；wrky70具有更强的根肿病抗性，侵染进程减缓，病情指数显著降低15.9；而过表达OE-BrWRKY46-2、OE-BrWRKY70-2转基因植株及wrky46突变体病情指数有所差异，但不显著。由此推测，BrWRKY70-2可能受SA和JA调控在芜菁响应根肿病侵染中起作用。
芜菁;根肿病抗性;WRKYⅢ家族基因;基因表达;亚细胞定位
西北农林科技大学
硕士
蔬菜学
惠麦侠
2022
中文
S631.3;S603.4
2023-02-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）