节瓜WRKY基因的克隆及其表达分析

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节瓜(Benincasa hispida Cogn.var.Chieh-qua How)为葫芦科一年生攀援草本植物,是冬瓜的一个变种,同时也是我国华南地区的特色蔬菜和重要农作物之一。由尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)引起的枯萎病是造成节瓜减产的主要因素之一。由于枯萎病菌为土传病害且在土壤中存活时间长达数年,使常规的预防和治理措施难以奏效,选育抗病品种才是解决节瓜枯萎病危害的根本途径。由于节瓜抗枯萎病的品种资源缺乏并且抗病相关机理研究不足,因此加强节瓜抗枯萎病相关基因的发掘对于推动节瓜抗病育种具有重大意义。  WRKY转录因子家族成员在植物抗病抗逆过程中起着至关重要的开关作用。前期课题组克隆了一个潜在的节瓜枯萎病抗性相关的基因CqWRKY1,该基因的表达受枯萎病菌主要致病毒素镰刀菌酸(FA)以及水杨酸(SA)和茉莉酸甲酯(MeJA)诱导。为了克隆更多与节瓜枯萎病抗性相关的节瓜WRKY基因,研究WRKY家族基因在节瓜枯萎病抗性反应中的作用机理,本研究利用同源克隆的方法获得了9个新的节瓜WRKY基因全长cDNA序列,并对这些节瓜WRKY基因和CqWRKY1的表达模式进行了进一步的研究。实验结果如下:  1.利用同源克隆技术获得了9个新的节瓜WRKY基因全长cDNA序列,根据与黄瓜WRKY基因的亲缘关系远近分别命名为CqWRKY21、CqWRKY23、CqWRKY31、CqWRKY34、CqWRKY37、CqWRKY45、CqWRKY50、CqWRKY53和CqWRKY54,其中Ⅰ类成员2个,Ⅱ类成员4个,Ⅲ类成员3个。  2.利用实时荧光定量PCR技术分析这9个节瓜基因和CqWRKY1在FA处理下于抗感节瓜品种中的表达模式,结果显示CqWRKY1、CqWRKY23、CqWRKY31和CqWRKY534个基因的表达在抗感节瓜品种中存在差异。初步判断CqWRKY31为枯萎病抗性正调节子,CqWRKY1、CqWRKY23和CqWRKY53为枯萎病抗性负调节子。  3.利用实时荧光定量PCR技术分析CqWRKY1、CqWRKY23、CqWRKY31和CqWRKY53在SA和MeJA处理下于抗感节瓜品种中的表达模式,结果显示这4个基因在抗病品种中都能够被SA大量诱导,而在感病品种中诱导量比较低;在抗病品种中CqWRKY31同样能被MeJA大量诱导,CqWRKY1、CqWRKY23和CqWRKY53却被MeJA抑制表达,于感病品种中CqWRKY1、CqWRKY23和CqWRKY31均被MeJA抑制表达,但CqWRKY1在处理24小时表达量出现回升达到未处理水平,而CqWRKY53在感病品种中的表达量几乎没发生变化。表明CqWRKY1、CqWRKY23和CqWRKY533个基因在参与枯萎病防御反应调控中受SA所激活,而受MeJA抑制;CqWRKY31则在参与枯萎病防御反应调控中既受SA激活,又受MeJA激活。  4.利用实时荧光定量PCR技术分析CqWRKY1、CqWRKY23、CqWRKY31和CqWRKY53在尖孢镰刀菌处理下于抗感节瓜品种中的表达模式,结果显示这4个基因接种病原菌1/2~4天表达量都受到诱导上调,且在抗感品种间未显示差异。鉴于各时间点的基因表达差异多数未达显著水平,无法说明这4个基因对枯萎病菌接种后的反应,还需进一步实验证实其在抗枯萎病上的作用。  上述研究表明,所克隆出来的10个节瓜WRKY基因中有4个受镰刀菌酸诱导在抗感节瓜品种中存在差异表达,初步认为CqWRKY31为正调节子,CqWRKY1、CqWRKY23和CqWRKY53为负调节子。并且这4个节瓜WRKY基因的表达量均能被SA和MeJA所影响。然而受枯萎病菌胁迫后这4个基因的表达量未在抗感节瓜品种中出现明显的差异情况,未能明确说明其对枯萎病菌接种后的反应,还需进一步实验证实其在枯萎病抗性中的作用。
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