论文部分内容阅读
由条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis f.sp.tritici)引起的小麦条锈病是我国小麦最严重的流行病害之一。小麦条锈病的大面积暴发常常造成小麦产量大幅度下降,甚至绝收。小麦条锈菌属于专性活体寄生真菌,其侵染小麦后的营养主要从寄主中获得,在此过程中糖转运蛋白发挥着重要的作用。为了研究条锈菌侵染小麦过程中从寄主细胞吸取糖的过程,本研究通过生物化学与分子生物学的方法筛选出小麦SWEET基因家族中受条锈菌调控的基因,并对该基因的特征及其在小麦与条锈菌互作中的功能进行了初步分析。主要结果如下:(1)从已构建的小麦-条锈菌互作的小麦cDNA文库中利用生物信息学方法获得13条具有完整ORF的小麦SWEET(TaSWEET)基因,系统进化树分析表明,TaSWEET与水稻SWEET的亲缘关系较近。(2)以小麦叶片cDNA为模板,通过RT-PCR技术克隆得到9条TaSWEET基因全长。(3)利用qRT-PCR技术分析这9条基因的表达特征,发现TaSWEET14基因受条锈菌的调控,且在亲和体系中接菌后72 h表达特征明显上调。(4)组织特异性分析表明TaSWEET14在很多组织中都有表达,且在叶中表达量最低,而在颖壳中最高;在非生物胁迫(盐、干旱、低温、伤)下,TaSWEET14的表达量在PEG和NaCl处理后48 h均明显上调;植物激素处理(ET、ABA、SA、JA)后,TaSWEET14不同程度上调表达,在ABA与ETH处理下上调更为明显。(5)克隆获得的TaSWEET14全长891 bp,对该基因编码的蛋白分析发现其是由297个氨基酸组成,分子量为32.38 kDa,等电点为8.98。对其结构域分析发现TaSWEET14包含7个跨膜结构域。(6)利用酿酒酵母突变体异源表达TaSWEET14,证明其对葡萄糖、果糖、甘露糖及蔗糖均有一定的转运能力,说明TaSWEET14属于糖转运蛋白。注射烟草瞬时表达融合蛋白的方法表明TaSWEET14定位在细胞膜上。通过双分子荧光互补实验证明TaSWEET14在行使功能时是以二聚体的形式存在的。(7)利用BSMV-VIGS技术沉默TaSWEET14基因,小麦条锈菌菌丝的扩展受到限制,表现为亲和体系中菌落面积减小明显。综上所述,条锈菌可能通过调控寄主TaSWEET14基因的表达,以利于病菌从寄主细胞获取糖分,促进病菌的感病过程。