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由烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)侵染烟草所引起的烟草花叶病毒病是一种危害严重的烟草病害,在我国乃至全世界广泛发生,严重影响烟草的品质和质量。对TMV免疫品种枯斑三生(Nicotiana tabacum var.Samsun NN)含有TMV抗性基因N。N基因具有温度敏感性,在低于28℃时,TMV侵染含有N基因的烟草能够发生过敏反应,继而诱发系统获得抗性,而在温度高于28℃时,TMV侵染烟草表现为花叶症状,N基因对TMV的免疫特性丧失。本研究利用代谢组学的研究方法,在TMV侵染和未侵染条件下,研究不同温度和TMV侵染后不同时间点代谢物变化来揭示对TMV免疫寄主N基因失活前后物质的变化规律,辅以分子手段加以验证,并对两种物质(苹果酸和γ-氨基丁酸)的诱导抗病性进行了初步的研究。具体的结果如下:1、以枯斑三生烟和TMV为主要研究材料,采用代谢组学方法,系统研究25℃和31℃条件下,TMV未侵染和TMV侵染后12 h、24 h和48 h枯斑三生烟草的代谢轮廓差异。应用气相色谱与质谱联用(GC-MS)技术,结合主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘-判别分析法(OPLS-DA)对不同温度下代谢产物的差异性进行分析。结果表明:GC-MS技术共检测到49种代谢物包括氨基酸类、糖类、有机酸类、脂肪酸类、醇类以及多胺类等。在25℃常温条件下,TMV侵染枯斑三生烟引起苹果酸、水杨酸、γ-氨基丁酸、脯氨酸和乙醇胺等代谢物含量上调,而在31℃高温处理N基因失活后,TMV侵染导致蔗糖和肌醇含量下调、葡萄糖和果糖含量上调以及伴随氨基酸类含量普遍上调。2、用荧光定量PCR的手段分析了在不同温度下条件下,不同侵染时间点在代谢中重要的代谢途径相关合成酶基因的变化,分别包括与苹果酸代谢相关的苹果酸脱氢酶,与GABA旁路代谢相关的谷氨酸脱氢酶和γ-氨基丁酸转移酶的相对表达量。结果显示:苹果酸脱氢酶在25℃条件下,侵染12 h时上调最为显著,而在31℃条件下这一时间点出现在24 h;谷氨酸脱氢酶在25℃条件下上调幅度大于31℃条件下;对于γ-氨基丁酸转移酶,在25℃条件下,在48 h出现显著上调,在31℃条件下并无显著变化。3、从筛选到的差异性代谢物中,选取了较具有研究价值的γ-氨基丁酸和苹果酸进行了诱导抗TMV的初步研究。结果显示:在用γ-氨基丁酸和苹果酸诱导处理红花大金元48 h后,用TMV侵染烟草植株,植株显示了良好的抗TMV特性。γ-氨基丁酸诱导抗病性最适浓度为5 mmol/L,降低率为55.3%。苹果酸诱导抗病性最适浓度为100 mmol/L,降低率为56.3%。