CsMLO1和CsMLO2在黄瓜抗棒孢叶斑病中的功能分析

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ALIMHL
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黄瓜(Cucumis sativus)是我国设施栽培中主要的蔬菜作物之一。多主棒孢(Corynespora cassiicola)是重要的蔬菜传染性病原真菌,可引起黄瓜棒孢叶斑病,严重危害黄瓜的生产。目前关于黄瓜对棒孢叶斑病的抗性机制研究甚少。实验室前期通过差异蛋白质组学和转录组学分析发现,在棒孢叶斑病侵染早期,黄瓜两个白粉病抗性基因(Mildew Resistance Locus O,MLO)CsMLO1(Cucsa.207280)和CsMLO2(Cucsa.308270)的蛋白与基因表达水平均出现明显上调。本论文研究了CsMLO1和CsMLO2基因表达特性与黄瓜应答棒孢叶斑病菌侵染的关系,通过基因瞬时沉默和过量表达初步揭示CsMLO1和CsMLO2基因在黄瓜响应棒孢叶斑病菌侵染中的作用;同时,利用酵母双杂交、萤火虫荧光素酶(LCI)互补系统和双分子荧光互补(BiFC)系统等技术,筛选到与其CsMLO1和CsMLO2发生相互作用的蛋白,探讨了CsMLO1和CsMLO2在调控黄瓜抗棒孢叶斑中的作用机制。本研究将为揭示黄瓜与棒孢叶斑病菌之间相互作用的分子机制提供依据,并将有利于更深入、精确地诠释CsMLO1和CsMLO2在植物抗病信号传递中的作用与机制。主要研究结果如下:(1)在黄瓜中克隆得到CsMLO1和CsMLO2基因全长和启动子序列,生物信息学分析发现CsMLO1和CsMLO2启动子中均含ABA顺式作用元件和防御与胁迫响应元件;CsMLO1和CsMLO2基因的cDNA区中保守结构域及基序分析发现均含有七个跨膜保守结构域和一个钙调素结合结构域。通过农杆菌介导瞬时转化技术,将CsMLO1-GFP和CsMLO2-GFP融合蛋白转化烟草叶片,亚细胞定位结果表明CsMLO1和CsMLO2均位于烟草叶片质膜中。综上表明CsMLO1和CsMLO2是典型的MLO基因家族成员,可能参与调控黄瓜对棒孢叶斑病菌的防御反应。(2)应用RT-qPCR技术,分析CsMLO1和CsMLO2在不同抗性品种中的基因表达模式及不同外源物质(棒孢叶斑病菌、H2O2、CaCl2、SA、MeJA和ABA)处理后的基因表达情况。结果表明,CsMLO1和CsMLO2基因在黄瓜中具有组织表达特异性;黄瓜CsMLO1和CsMLO2基因与Ca2+、ROS和ABA等信号通路密切相关;在棒孢叶斑病菌侵染后,感病品种中CsMLO1和CsMLO2基因表达水平比抗病品种中的要更早、更高。(3)通过In-fusion同源重组方法构建CsMLO1和CsMLO2基因的过表达载体和病毒诱导基因沉默载体,利用农杆菌瞬时转化技术,成功获得CsMLO1/CsMLO2瞬时过表达和瞬时沉默的黄瓜子叶。通过对病程相关基因表达检测、病情指数和病斑面积调查,初步揭示CsMLO1/CsMLO2基因在黄瓜抗棒孢叶斑病中起负调控作用。(4)通过对瞬时转基因黄瓜子叶中ROS代谢相关基因与酶活、ABA信号相关基因与内源ABA含量和CaM相关基因的表达检测等,推测CsMLO1可能通过调控ROS、ABA和Ca2+信号通路相关基因的表达来调控黄瓜对棒孢叶斑病的抗性。利用酵母双杂交、萤火虫荧光素酶互补(LCI)和双分子荧光互补(BiFC)系统等技术,证实了CsMLO1蛋白与CsCaM3蛋白存在稳定互作,而CsMLO2蛋白与供试的3种CsCaM蛋白均不发生互作。CsMLO1与CsCaM3共表达烟草叶片后,CsMLO1负调节CsCaM3表达进而抑制黄瓜子叶中HR反应,减弱黄瓜子叶对棒孢叶斑病的抗性。
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