辣椒疫霉RXLR效应分子HIGS和SIGS靶标的筛选

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:laofei
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
辣椒(Capsicum annuum)是一种重要的蔬菜和工业原料作物。在我国及世界各辣椒产地,由辣椒疫霉(Phytophthora capsici)侵染引起的辣椒疫病危害严重,对其产量和生产效益造成巨大威胁。疫霉菌属于卵菌,虽然在形态上与真菌相似,但在细胞壁组成、生理生化代谢、繁殖方式和遗传变异机制等方面二者具有很大的差别,导致目前大多数针对真菌的杀菌剂在防治卵菌时发挥不了理想效果。在侵染植物的过程中,P.capsici可以编码一类序列高度分化的RXLR效应分子,通过抑制植物免疫反应而使寄主罹病。长期以来,人们一直在寻找高效、特异的植物病原控制靶标。RNAi技术的发展,为开发和利用源于病原菌的抗病性提供了一个有效途径,其中寄主诱导的基因沉默(Host-induced gene silencing,HIGS)和喷施诱导的基因沉默(Spray-induced gene silencing,SIGS)作为新的植物病害防控技术,目前已被用于植物与真菌、线虫的互作与病害防治领域研究中,但在植物与卵菌互作系统中鲜有报道。本研究首先通过外源施加带荧光标记的si RNA,证实了P.capsici能从环境中有效摄入外源si RNA分子。根据辣椒与P.capsici互作转录组分析和荧光定量PCR分析,我们鉴定了12个P.capsici在侵染寄主过程中显著性上调表达的RXLR效应分子编码基因。通过在本氏烟草和辣椒叶片中瞬间超表达分析,发现除RXLR6、RXLR9、RXLR12和RXLR13外,其他RXLR效应分子均不会引发细胞坏死;另一方面,通过瞬时超表达和病原菌接种,发现除了RXLR2和RXLR3,其余10个RXLR效应分子均能不同程度地提高P.capsici的致病力,其中又以RXLR1和RXLR4最为明显。于是,我们以RXLR1和RXLR4为靶标基因,通过外源施加si RNA分子和病原菌接种发现:当外源施加RXLR1-si RNA或RXLR4-si RNA时,P.capsici接种的辣椒和本氏烟草叶片上的病斑与对照相比都明显减小;当同时外源施加RXLR1-si RNA和RXLR4-si RNA时,P.capsici的致病力进一步减弱。为了进一步探究RXLR1和RXLR4是否可以作为HIGS靶标基因,我们利用病毒诱导的基因沉默技术(Virus-induced gene silencing,VIGS)对这2个候选基因进行了鉴定,研究结果显示:当VIGS辣椒植株分别表达针对RXLR1或RXLR4的ds RNA/si RNA分子时,能有效降低疫霉菌的侵染;当VIGS辣椒植株同时表达针对RXLR1和RXLR4的si RNA分子时,可以进一步提高对疫病的抗性。这些研究结果表明:外源施加或植物体自身表达RXLR1-si RNA或RXLR4-si RNA分子,能被P.capsici摄入,并且有效干扰了靶标基因的表达,导致其致病力下降;也说明同时干扰RXLR1和RXLR4效应分子,对辣椒疫病的防治效果更加明显。综上所述,本研究证实了外源施加si RNA可被P.capsici有效摄入体内。根据辣椒与P.capsici互作的转录组分析,我们分离了12个P.capsici在侵染寄主过程中上调表达的RXLR效应分子,并对这些效应分子的致病性进行了初步筛选。基于此,我们还证明了外源施加或植物表达针对RXLR1和RXLR4的si RNA分子,可有效限制P.capsici的侵染。上述研究结果为培育基于病原菌特异序列的植物抗病遗传改良奠定了基础,也为基于RNAi新型杀菌剂的研发提供了重要依据。
其他文献
分枝角度决定植株株型,是形成植物千姿百态的因素之一。分枝角度决定着植株结构和形态,从而影响群体生存空间的结构,例如水稻分蘖角度会影响植株的捕光和再生繁殖等能力。在
随着农业机械的智能化发展,插秧机的精准自动导航技术成为国内外大量学者的研究热点。与卫星导航相比较,机器视觉拥有成本低、对农业规模与操作者技术要求低、适用性更佳等优
化学物质和生物分子的低浓度快速检测在环境监测、化学分析、医疗保健、疾病诊断等方面受到了广泛的关注。随着社会对环境污染和公共健康的重视,对新的检测技术,特别是高灵敏
随着全球气候变暖,森林火灾频繁发生,森林燃烧产生的大量烟雾被排放到大气之中,严重影响生态环境安全和人民生命安全。PM2.5颗粒物是森林火灾的主要产物之一,研究PM2.5排放的
这篇文章研究了恒定应力加速寿命试验在带有费用约束的定时截尾逐级删失模型下的优化问题。为了能在费用约束条件下有效的进行加速寿命试验,获得寿命分布参数的精确估计,在试
柑橘,富含维生素C,其种植面积和产量在果树中均居世界首位,具有较高的营养价值和经济价值。近年来,柑橘全基因组测序已经完成,但其基因功能研究相对落后,尤其是关于生物胁迫
西葫芦具有较高的营养价值和保健功能,是重要的瓜类蔬菜作物之一。但其育种研究相对滞后,新品种更新速度慢。优良纯合自交系的选育对加快西葫芦育种进程具有很高的现实应用价
伴随着社会经济的快速发展,人类社会也面临着传统化石燃料的枯竭和日趋严峻的环境污染等诸多挑战。而寻找更为高效、清洁的能源利用方式已刻不容缓。燃料电池是一种将燃料中的化学能转化成电能的电化学装置,具有能量转换效率高、低排放、噪音小等优点,是解决目前人类社会所面临的环境与能源问题的重要途径之一。在现有的燃料电池中,质子交换膜燃料电池(PEMFC),因其结构简单、工作温度低、功率密度高、启动速度快等特点,
嘌呤类衍生物是一类非常重要的化合物,人体内的核酸就含有腺嘌呤和鸟嘌呤两种嘌呤结构,嘌呤-8-酮类化合物又是许多天然嘌呤核苷的重要组成部分,具有重大药用价值。经修饰带上不同基团的嘌呤核苷拥有独特的应用价值,在抗病毒、抗肿瘤、降血压等方面发挥强大的作用,因此近几十年来嘌呤核苷的研究一直受到广大科研工作人员的关注。如何构建出具有创新性结构的嘌呤核苷,挖掘其潜在的生理学和药理学价值,是研究该领域的最终目标
随着互联网发展,越来越多的人享受着推荐系统带来的便利,推荐系统帮助用户更加容易地获取感兴趣的内容。推荐算法在推荐系统中占有重要地位,本文研究的Slope One推荐算法是一种基于物品的协同过滤算法,被广泛应用于推荐系统中。旅游业正在蓬勃发展,智慧旅游成为新的热点,推荐算法加快智慧旅游发展。在应用中Slope One算法往往面临单一权重和稀疏性影响推荐质量的问题,针对Slope One算法遇到的挑战