小麥抗白粉病品系L693受病原菌誘導(dǎo)的基因差異表達(dá)及生理效應(yīng)研究.pdf

1、小麥（Triticuma aestivum L.）富含蛋白質(zhì)、各種礦物質(zhì)、脂肪和淀粉，是我國種植的重要糧食作物。小麥白粉病是由小麥白粉菌（Blumeria graminis f.sp.Tritici）引起的真菌氣傳性病害，主要危害葉片，嚴(yán)重時(shí)可危害葉鞘、莖稈、穗部麥芒等，是影響小麥產(chǎn)量及質(zhì)量的重要葉部病害之一。在20世紀(jì)80年代后，由于水肥條件不斷的改善、感病品種的大量種植、播種密度的加大以及病菌本身的不斷變異等，導(dǎo)致了小麥白粉病發(fā)病范

2、圍呈擴(kuò)大化趨勢(shì)，逐漸從西南和東南沿海麥區(qū)蔓延至全國幾乎所有麥區(qū)，甚至在許多地區(qū)白粉病已經(jīng)代替其他小麥病害從次要病害上升為主要病害。
　　自1930年Waterhouse在小麥品種Thew中發(fā)現(xiàn)小麥抗白粉病基因以來，各國科學(xué)家對(duì)小麥白粉病抗性基因的遺傳特點(diǎn)及染色定位進(jìn)行了廣泛的研究。目前為止，在小麥種內(nèi)及其近源種屬內(nèi)發(fā)現(xiàn)了64個(gè)小麥抗白粉病主效基因，編號(hào)從Pm1到Pm47，覆蓋在40多個(gè)位點(diǎn)上。
　　Pm40是從GRY19發(fā)現(xiàn)

3、并命名的抗白粉病基因，位于小麥7B染色體短臂上。Pm40對(duì)多種小麥白粉菌生理小種都表現(xiàn)為免疫，在河南和四川表現(xiàn)為高抗白粉病。
　　為了闡明Pm40基因的抗病機(jī)制，尤其是在白粉菌侵染后的基因表達(dá)情況和生理效應(yīng)。本文以抗白粉病品系L693(含Pm40)和感白粉病品系L1095（不含Pm40）為實(shí)驗(yàn)材料研究了在白粉菌侵染小麥初期(0h、24h、48h、72h)，通過光合作用相關(guān)參數(shù)測(cè)定、抗氧化酶系統(tǒng)酶活測(cè)定、SSH技術(shù)綜合分析了小麥抗白

4、粉病基因Pm40的抗病機(jī)制，從而為下一步克隆該抗性基因提供重要依據(jù)?，F(xiàn)結(jié)果如下:
　　1通過綜合分析L693和L1095的光合熒光數(shù)據(jù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在白粉菌侵染初期，由于L1095不含Pm40基因，只有通過調(diào)節(jié)氣孔開合以抵御病原菌入侵;而L693由于含有抗性基因，在0-24小時(shí)之間抗性基因得到激活，24-48小時(shí)植株關(guān)閉部分PSⅡ系統(tǒng)以保護(hù)PSⅡ反應(yīng)中心免受病原菌侵入傷害，在72小時(shí)后植株重新優(yōu)化PSⅡ系統(tǒng)，恢復(fù)較高光合能力，宿主抗性

5、得到完全發(fā)揮。
　　2通過分析白粉菌侵染后的抗氧化酶活性及丙二醛(MDA)、可溶性蛋白、脯氨酸含量的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在48h內(nèi)L693有較低的抗氧化酶活性，在48h后L693的抗氧化酶活性顯著升高。有研究表明低濃度的活性可以作為信號(hào)分子，因此本研究認(rèn)為L693在48h內(nèi)以H2O2作為信號(hào)分子激發(fā)了抗性基因表達(dá)，在48h后隨著抗性水平的升高，宿主抗性建立。
　　3本研究提取了24、48、72h兩個(gè)材料的等量混合RNA構(gòu)建了正、反

6、向SSH-cDNA文庫。正向SSH-cDNA文庫以L693為tester，L1095為driver。反向SSH-cDNA文庫以L1095為tester，L693為driver。結(jié)果發(fā)現(xiàn)L693表達(dá)的基因，48.3％參與了碳代謝過程;15.5％參與了光合作用途徑;5.2％參與了氮代謝途徑;1.7％參與了運(yùn)輸代謝過程;剩下27.6％的表達(dá)基因的功能仍然不明確。L1095表達(dá)的基因，23.1％、19.2％、3.8％、3.8％的基因分別參與到了

7、光合代謝、細(xì)胞壁代謝、氮代謝和碳代謝途徑;超過50％的基因的功能尚不明確。與此同時(shí)，通過電子定位，本研究發(fā)現(xiàn)位于一個(gè)位于小麥7B染色體上的EST，其Genbank編號(hào)為JZ532636。通過序列比對(duì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)EST序列與編碼3-酮脂酰輔酶A合酶(3-ketoacyl-CoA synthase6)的基因有高度的同源性(E=0，Identity=92.9％)。在擬南芥中，KCS1基因編碼3-酮脂酰輔酶A合酶的合成，該合酶參與脂肪酸鏈的延長，并

8、且和蠟質(zhì)的合成有關(guān)，該酶是一個(gè)跨膜蛋白。而有研究報(bào)道長鏈脂肪鏈參與了植物-病原菌互作過程中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，推測(cè)該基因可能參與了白粉菌侵染后的抗病信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo);加上該基因定位于7BS染色體上，因此編號(hào)該酮脂酰輔酶A合酶的基因可能是Pm40的一個(gè)候選基因。
　　綜合來說，本研究從基因表達(dá)、生物化學(xué)以及生理學(xué)的角度闡明了Pm40對(duì)白粉菌侵染的抗性機(jī)制:當(dāng)病原體入侵時(shí)氧化裂解釋放的活性氧作為信號(hào)分子來激發(fā)相關(guān)抗性基因表達(dá);之后基因通過關(guān)閉部分PS