miR482b在番茄与晚疫病菌互作中调控机制的研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:mitudierwa
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番茄作为具有很高经济和研究价值的园艺作物在世界范围内被广泛种植,但在其生长发育的过程中经常会受到晚疫病菌的侵害,产生巨大的经济损失。因此,挖掘番茄与晚疫病菌互作中的关键分子,明确它们的作用机制并加以利用,进而培育出具有更高抗病性的品种成为了亟待解决的问题。mi RNA是植物响应生物胁迫的重要调控因子,在多种植物与病原物互作中发挥作用。在本实验室的前期研究中发现miR482b可以参与番茄与晚疫病菌的互作过程,但具体的调控机制尚不清楚。鉴于此,本研究通过沉默、过表达及对降解组和转录组数据的分析探究了miR482b的功能、靶基因和调控通路,同时结合生物信息学分析和定点突变等实验发现并验证了沉默miR482b的内源分子,构建了miR482b在番茄抗晚疫病过程中的调控网络。主要研究内容及结果分析如下:(1)通过设计STTM482b序列并应用农杆菌介导的叶盘转化法将其转入番茄中,获得了miR482b沉默植株,晚疫病菌侵染后,沉默植株的病斑直径、病情指数、菌含量和MDA含量明显较小,番茄的抗病性增强。结合生物信息学分析结果和降解组数据,共得到了4个可以被miR482b切割的靶基因,它们均属于NBS-LRR抗病基因家族。这些结果表明miR482b通过靶向NBS-LRR基因负调控番茄对晚疫病的抗性。(2)从抗晚疫病材料野生番茄L3708中克隆miR482b的靶基因,得到了一个长度为2316 bp的CDS片段,属于CC-NBS-LRR亚家族,命名为Sp NBS-LRR。系统发育分析显示它与拟南芥的RPS2有较近的遗传关系。利用农杆菌介导的叶盘转化法及VIGS技术分别在番茄中对该基因进行过表达和沉默。抗病性分析结果显示过表达(沉默)植株的抗病性显著提高(降低),表明Sp NBS-LRR作为NBS-LRR抗病基因家族的一员,对番茄抗晚疫病的过程有着正调控作用。(3)通过构建miR482b过表达植株的转录组文库并与野生型植株的转录组进行比较分析,共获得746个差异表达基因,富集分析后得到20个GO terms和11个KEGG通路。结合在过表达miR482b、过表达miR482b靶基因和野生型植株中的实时定量PCR检测结果,共筛选获得了4条由miR482b-NBS-LRR调控的抗病相关的代谢通路,表明过表达miR482b通过沉默NBS-LRR抑制与茉莉酸和乙烯合成、活性氧产生以及钙信号传导相关的代谢通路,降低番茄的抗病性。(4)结合转录组和mi RBase数据,应用生物信息学方法共预测得到了89个lnc RNA可以与46个mi RNA结合,其中,有3个lnc RNA(lnc RNA23468、lnc RNA13262和lnc RNA01308)可以吸附沉默miR482b。通过定点突变技术构建lnc RNA23468的突变体来验证预测结果。在过表达(沉默)lnc RNA23468的植株中miR482b的表达量显著下降(上升),miR482b靶基因的表达量则与之相反,植株的抗病性明显提高(降低)。在过表达lnc RNA23468突变体时,miR482b和靶基因的表达量以及植株抗病性均无显著变化。以上结果说明lnc RNA23468可以通过吸附miR482b增加NBS-LRR的表达,从而提高番茄对晚疫病的抗性。综上所述,本研究探明了miR482b及其靶基因的功能,得到了它们调控的代谢通路,发现并验证了可以内源性沉默miR482b的lnc RNA23468,初步揭示了miR482b在番茄抗晚疫病过程中的调控机制,为番茄抗病育种提供了理论基础。
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