水茄(Solanum torvum)StUBCc基因的克隆及功能初步分析

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茄子黄萎病是危害茄子的主要土传病害之一,它会引起茄子减产造成重大经济损失。栽培种茄子材料中没有有效的抗黄萎病茄子资源,高抗材料均为野生种。茄子近缘野生种水茄(Solanum torvum)具有较强的抗黄萎病能力,几乎接近免疫的程度,从水茄中克隆与黄萎病抗性相关的基因,对改善茄子抗病性具有重要价值。本研究以课题组前期构建的黄萎病菌侵染下水茄的抑制差减文库(SSH)为基础,对其中的159条差异序列重新进行序列比对,挑取可能与抗病相关的序列进行差异表达验证及表达模式分析。利用RACE技术克隆可能与抗病相关的候选ESTs的基因全长,并利用VIGS方法对克隆得到的全长基因进行功能初步分析。主要研究结果如下:1.利用qRT-PCR方法分析从SSH-cDNA文库中挑取的12条可能与抗病相关的泛素(4条)、激素(4条)和抗病蛋白(4条)的ESTs序列,验证其在黄萎病菌侵染下不同时间点的差异表达性,分析表达模式。结果表明,12条ESTs在黄萎病菌侵染下的表达量与对照相比不同。在侵染2 h内,每条EST在黄萎病菌处理的相对表达量与对照相差不大;侵染4 h后,表达量都高于对照,上调表达。2.采用RACE技术克隆获得了水茄StUBCc基因全长序列,对其进行功能初步分析。序列分析显示StUBCc基因全长756 bp,开放阅读框为459 bp,编码152个氨基酸,具有UBCc基因家族结构域。同源性分析发现StUBCc基因与葡萄的泛素结合酶E2-2(UBC2)的同源性最高,达99%。系统进化树结果显示水茄中该基因编码的蛋白与葡萄聚在同一分支,亲缘关系最近,其次为拟南芥和矮牵牛。荧光定量PCR分析结果显示,StUBCc基因表达量在水茄中受到黄萎病菌侵染明显增加,在侵染后6 h达到最大值,其表达量是对照的6.79倍,推测该基因可能参与病原菌侵染初期的应答过程。3.利用VIGS方法在水茄中初步分析了StUBCc基因的功能。选取301 bp的基因沉默片段,利用同源重组法(In-Fusion技术),成功构建了StUBCc基因沉默的表达载体,用农杆菌介导法将表达载体转入水茄幼苗。基因沉默后表型观察结果显示,约66%的植株弱小,叶片皱缩。基因表达量的检测结果表明基因沉默后StUBCc基因表达量下降,在基因沉默4周后,该基因的相对表达量最低,为对照的37.43%。用黄萎病菌侵染沉默植株后发现近33%的植株长势变弱,叶片泛黄,未出现明显程度的萎蔫。
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