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番茄白粉菌(Oidium neolycopersici)是一种产生单生分生孢子的真菌,主要分布在欧洲、非洲、南北美洲和亚洲的一种世界性植物病害病原菌。番茄白粉病严重影响了番茄的产量和质量,而杀菌剂的大量喷施造成了环境污染,防治该病害最关键有效的方法是培育抗病品种,而抗病品种选育的成效取决于抗病基因资源的挖掘和利用。本文利用建立的病毒诱导基因沉默(virus induced gene silencing, VIGS)的功能基因组学研究平台,对番茄白粉病抗性反应关键基因进行了鉴定及功能验证,在细胞和基因水平上研究了番茄对白粉病的抗性机理,为番茄抗病育种提供理论依据。主要研究结果如下:1 .对番茄白粉菌商丘菌株进行了鉴定,在国内首次报道了番茄白粉菌(O.neolycopersici)。对河南商丘分离出的番茄白粉病病原菌进行了致病性检测、形态学及分子生物学鉴定。菌落形态、显微结构及核糖体DNA(rDNA)内转录间隔区(internal transcribed spacer, ITS)序列分析表明,该病原菌属于番茄白粉菌(O. neolycopersici)。番茄抗性材料特异性分析和品种抗病性评价表明,人工接种该病原菌导致番茄栽培品种Solanum lycopersicum致病,而野生品种S. habrochaites G1.1560(携带抗性基因Ol-1)和S. arcanum LA2172(携带抗性基因Ol-4)表现为高抗。2.对番茄与白粉菌互作中活性氧的积累及生理生化反应进行分析。番茄与白粉菌亲和互作中感病番茄叶片细胞活性氧积累较慢、较少,无法完全抑制白粉菌的生长;而在非亲和互作中,抗病番茄叶片细胞活性氧积累较快、较多,能够在短时间内抑制白粉菌生长,使其无法完成生活周期,Ol-1和Ol-4介导的番茄白粉病抗性反应与快速过敏反应(hypersensitive reaction,HR)相关。通过防御反应相关酶活性分析,研究了核黄素诱导的番茄系统抗病性,发现细胞内活性氧积累速度和程度、膜脂过氧化、PAL和POD在核黄素诱导番茄对白粉菌的抗性反应中发挥重要作用。3.建立番茄的VIGS体系,对前期研究获得的白粉菌诱导的上调番茄抗性候选基因序列进行功能鉴定,确定抗性反应的关键基因。对高抗白粉病番茄植株S. habrochaites G1.1560(携带抗性基因Ol-1)进行候选基因的沉默,观察到不同程度抗性丧失的表型。进而对沉默植株进行显微形态学观察,发现白粉菌可在沉默植株完成其整个无性生活周期,沉默植株对白粉菌表现为慢性过敏反应,而对照植株表现为快速过敏反应。根据沉默后表型变化鉴定出4个番茄白粉病抗性反应关键基因:ShGSTU1、ShME1、ShMADSTF、ShORR-1。BLAST分析预测关键基因的编码产物,其中ShGSTU1编码谷胱甘肽转移酶(glutathione transferases, GST),ShME1编码NADP苹果酸酶(NADP-malic enzyme, NADP-ME),ShMADSTF编码MADS盒转录因子(transcription factor, TF),而ShORR-1为功能未知的新基因。依据番茄全基因组序列对ShGSTU1、ShME1和ShORR-1进行基因步移,设计引物,PCR扩增,测序获得基因的全长(ShGSTU1 GengBank登录号:JF957860;ShME1 GengBank登录号:JF957861)。