【摘 要】
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本文以籽用美洲南瓜（Cucurbita peop L.）白粉病抗病品系F2和感病品系M3为试材,在人工气候箱内接种白粉病生理小种2US孢子悬浮液,观察在接种白粉病菌后抗感品系白粉病菌的动态发育、叶片活性氧积累及保护酶活性的变化。以籽用美洲南瓜抗病品系为材料,对白粉病菌病菌侵染不同时间的籽用美洲南瓜叶片进行转录组分析,通过筛选转录组中差异基因发现VQ基因在白粉病胁迫下差异表达,并利用美洲南瓜已公布基
【基金项目】
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内蒙古科技计划项目（2021GG0148,20120212）； 内蒙古农业大学动植物品种选育（培育）专项计划项目（YZGC2017018）； 内蒙古自然科学基金项目（2021MS03050）；
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本文以籽用美洲南瓜（Cucurbita peop L.）白粉病抗病品系F2和感病品系M3为试材,在人工气候箱内接种白粉病生理小种2US孢子悬浮液,观察在接种白粉病菌后抗感品系白粉病菌的动态发育、叶片活性氧积累及保护酶活性的变化。以籽用美洲南瓜抗病品系为材料,对白粉病菌病菌侵染不同时间的籽用美洲南瓜叶片进行转录组分析,通过筛选转录组中差异基因发现VQ基因在白粉病胁迫下差异表达,并利用美洲南瓜已公布基因组对VQ家族进行全基因组鉴定,分析其表达模式。本研究结果为开展籽用美洲南瓜抗白粉病菌筛选及抗病育种奠定了基础。主要研究结果如下:1.与感病品系M3相比,接种白粉病菌后,抗病品系F2叶片上病原菌发育缓慢,较难侵染叶片。抗病品系F2在感病初期叶片H2O2、O2-含量迅速升高后逐渐下降,而感病品系在感病初期H2O2、O2-含量上升缓慢,在达最大值后始终保持较高水平,且感病品系叶片MDA含量始终高于抗病品系。同时,通过组织化学染色发现,抗病品系叶片着色比感病品系快,之后着色面积有所减少并趋于较低水平。2.抗病品系F2和感病品系M3叶片抗氧化酶CAT、SOD、POD活性及PAL、PPO活性在接种白粉病菌后均显著增加,但抗病品系的活性及其增幅均高于感病品系。研究发现,籽用美洲南瓜抗病品系叶片上白粉病菌发育缓慢,较难受到侵染,生成菌丝体后叶片上粉状斑点较小;与感病品系相比,抗病品系在被白粉病菌侵染初期活性氧含量迅速增加,随着活性氧含量增加抗病品系通过迅速增加自身抗氧化酶活性来防止氧化胁迫;与感病品系相比,抗病品系的PAL、PPO活性分别提早2d和4d达到峰值,进而较早启动防御机制利于叶片组织抵御病原菌侵染。3.转录组分析共鉴定出3819个差异基因,与0h相比侵染12h后共产生2291个差异表达基因,其中有825个上调表达,1466个下调表达,侵染24h后产生的1528个差异基因,其中有337个上调表达,1191个下调表达;表明籽用美洲南瓜幼苗在基因水平对白粉病菌侵染产生了积极响应。相关生物信息学分析表明,白粉病菌侵染导致的差异基因主要与苯丙烷代谢、植物激素信号转导、活性氧代谢有关,且12h响应的基因多于24h响应的数量。4.VQ蛋白是一种植物特异性蛋白,在植物生长发育和生物和非生物胁迫反应中发挥着重要作用。本研究首次系统分析美洲南瓜的VQ基因家族,了解其在不同刺激下的表达模式。共鉴定出44个VQ基因,系统发育分析将其分为8个类群（I-VIII）。Cp VQ1和Cp VQ2两个基因未在染色体上定位,其余Cp VQ基因除15和18号染色体外均随机分布在染色体上。值得注意的是,驱动VQ基因家族扩张的主要事件是染色体片段复制。根据q RT-PCR分析,VQ基因在不同组织中表达,VQ基因在多种非生物胁迫和白粉病胁迫下存在差异调控,说明VQ基因在植物胁迫响应等方面发挥重要作用。
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