【摘 要】
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黄瓜白粉病主要由专性活体寄生真菌瓜单囊壳白粉菌(Podosphaera xanthii)引起,是世界范围内影响黄瓜安全生长的主要病害之一。黄瓜白粉病主要靠空气传播,在高温高湿条件下发病迅速、传播极快。白粉菌侵染黄瓜叶片后释放出效应蛋白进入寄主细胞并干扰其免疫系统,帮助病原菌侵染和增殖。白粉菌效应蛋白的筛选及功能解析有助于揭示黄瓜与白粉菌之间的互作机理,为黄瓜抗病机制解析、创制抗病育种材料提供重要基
【基金项目】
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江苏省自主创新项目(编号:CX(20)3103);
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黄瓜白粉病主要由专性活体寄生真菌瓜单囊壳白粉菌(Podosphaera xanthii)引起,是世界范围内影响黄瓜安全生长的主要病害之一。黄瓜白粉病主要靠空气传播,在高温高湿条件下发病迅速、传播极快。白粉菌侵染黄瓜叶片后释放出效应蛋白进入寄主细胞并干扰其免疫系统,帮助病原菌侵染和增殖。白粉菌效应蛋白的筛选及功能解析有助于揭示黄瓜与白粉菌之间的互作机理,为黄瓜抗病机制解析、创制抗病育种材料提供重要基因信息。本研究在对黄瓜白粉菌进行基因组测序的基础上鉴定出候选效应蛋白,运用qRT-PCR方法分析候选效应蛋白在高感白粉病材料中的表达变化,利用HIGS技术(寄主诱导的基因沉默技术)对关键候选效应蛋白与黄瓜蛋白互作机制进行了初步解析。主要研究结果如下:1.利用PacBio及Illumina测序技术对黄瓜白粉菌进行了全基因组测序,使用MECAT软件进行组装,获得长度为65046586bp的黄瓜白粉菌参考基因组,编码32397个蛋白。通过SignalP5.0、TMHMM2.0和TargetP2.0预测分泌蛋白并结合效应蛋白的一般特征最终预测获得20个候选效应蛋白。2.利用qRT-PCR分析了候选效应蛋白基因在黄瓜感病自交系D8接种白粉菌0h、6h、12h、24h、48h、72h、96h和192h的叶片及48h吸器中的表达量,发现其中5个候选效应蛋白基因在白粉菌侵染黄瓜过程中下调表达,分别为Cspm_G22590、Cspm_G19598、Cspm_G09091、Cspm_G03455和Cspm_G00698,其它候选蛋白基因的表达则无明显规律性。Cspm_G04704在白粉菌侵染叶片前期及吸器中均高表达,且具有高度保守的Cerato-platanin蛋白结构。3.基于拟南芥原生质体的亚细胞定位实验表明:Cspm_G04704-GFP融合蛋白广泛分布于细胞核和细胞质中,而缺失信号肽的Cspm_G04704-m-GFP融合蛋白亦分布于细胞核和细胞质中。与仅转pSUC2-Avr1b质粒相比,共转pSUC2-Cspm_G04704和pSUC2-Avr1b的YTK12酵母菌株能够分泌蔗糖酶,可将蔗糖水解成单糖,并与TTC反应后变红,表明Cspm_G04704编码的蛋白为分泌蛋白。4.利用HIGS技术对Cspm_G04704基因进行功能研究,结果显示:与仅注射空载的对照相比,注射含有Cspm_G04704沉默质粒的黄瓜植株白粉病抗性能力显著提升,说明Cspm_G04704具有显著的致病性。基于酵母双杂筛选、GST pull down筛选及回转验证实验发现:黄瓜果糖-二磷酸醛缩酶CsaV3_2G015280(Fructose-bisphosphate aldolase)是白粉菌Cspm_G04704蛋白侵染黄瓜的靶蛋白。上述结果为揭示白粉菌的致病机制及其与寄主植物的互作机制奠定了重要基础,为今后利用分子生物技术对黄瓜果糖-二磷酸醛缩酶CsaV3_2G015280(Fructose-bisphosphate aldolase)靶蛋白实施精准操控而调控黄瓜白粉病抗性提供了基因靶点。
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