论文部分内容阅读
由白粉菌Erysiphe graminis DC引起的小麦白粉病是我国小麦生产中的严重病害。它可导致大规模的粮食减产,严重地威胁着我国的粮食安全。因此,迫切需要应用现代分子生物学的方法从整体水平上深入研究抗病机理,以寻找提高抗性的行之有效的方法。 在本研究中,为了从整体水平上研究抗病相关基因的表达情况,我们利用抑制差减杂交的方法构建了小麦抗白粉病的cDNA文库。以诱导的Mardler/Bainong3217 BC5F7近等基因系为实验方,以其轮回亲本未诱导的Bainong3217为驱动方。根据本实验室李爱丽等对白粉菌侵染小麦细胞学的研究(Plant Pathology,2005,In pressed)以及相关文献我们确定了0.5、1、3、6、12、16、20hai(hours after inoculation,接种后小时)7个时间点为取材时间点。所构建SSH文库中共保存了4224个克隆,提取了864个质粒,将质量好的667个质粒进行测序,共获得637条质量好的ESTs(Expression Sequence Tag,表达序列标签)。在GenBank上用BLASTx结合BLASTn软件对其进行序列同源性比对。结果表明共有373条ESTs具有蛋白质编码功能,254条ESTs编码产物与已知蛋白质序列同源性较低或找不到任何同源序列,将这254条ESTs在GeneBank的EST库中比对,发现6条新ESTs。在373条具有蛋白编码功能的序列中,有74条序列编码未知蛋白,经过进一步筛选得到207条uniESTs,根据BLASTx和BLASTn的结果进行功能注释,以及根据Beavn(1998)对拟南芥基因的分类标准进行了功能的分类。 在所获得小麦白粉菌诱导早期表达的基因中,已知功能的同源基因涉及多种代谢和应答过程,如初级代谢、能量代谢、细胞内运输、信号识别、抗病防御、蛋白质合成、加工以及次级代谢等。与相同材料白粉菌诱导24、48、72hai的基因表达情况(骆蒙等,2002)进行比较,结果显示诱导24hr之前的基因表达中,抗病基因上游的R基因表达较多,占抗病/防御类基因产物的36.8%;而诱导24hr之后的基因表达中,此类基因所占比例较小,仅占抗病防御类基因产物的0.06%。信号传导途径的基因大量富集,占所分析基因的12%,是诱导24hr之后的基因表达中此类基因比例的两倍。其中,Ca2+相关信号分子、泛素降解相关蛋白表达较多,尤其是26S蛋白酶体相关蛋白以及转录相关蛋白仅在诱导24hr之前的基因表达中发现。相比之下,诱导24hr之后的基因表达的特点是系统获得性抗性相关基因以及防卫基因的表达较为丰富。通过对本实验中基因表达的分析并结合相关文献可以看出,某些信号传导类,胞质转运类,转录因子类,次生代谢类,以及细胞结构类基因在多种植物材料和多种胁迫诱导中均有表达。这似乎暗示着植物对于外界环境胁迫的基础防御机制的一致性。最后,本研究针对24hr之前诱导表达的基因情况,对小麦抗白粉病可能的分子机制进行了初步的探讨。