【摘 要】
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大豆胞囊线虫（Heterodera glycines,SCN）病可以严重影响大豆的产量,每年因病害造成大豆生产损失约数十亿美元,目前最经济有效的防治方法是种植抗病品种,但新的抗性品种资源和抗性基因亟待开发。现有的研究表明大豆可通过调节氨基酸代谢实现抗性,而大豆胞囊线虫也分泌效应子影响芳香氨基酸代谢而抑制抗性,这暗示芳香族氨基酸代谢同大豆对胞囊线虫的抗性紧密相关。前期筛选到与抗性相关的苯丙氨酸解氨酶
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大豆胞囊线虫（Heterodera glycines,SCN）病可以严重影响大豆的产量,每年因病害造成大豆生产损失约数十亿美元,目前最经济有效的防治方法是种植抗病品种,但新的抗性品种资源和抗性基因亟待开发。现有的研究表明大豆可通过调节氨基酸代谢实现抗性,而大豆胞囊线虫也分泌效应子影响芳香氨基酸代谢而抑制抗性,这暗示芳香族氨基酸代谢同大豆对胞囊线虫的抗性紧密相关。前期筛选到与抗性相关的苯丙氨酸解氨酶（PAL）但其与大豆对胞囊线虫抗性的关系仍待明确。为明确上述问题,本论文构建了新的大豆与胞囊线虫病害系统FHR-SCN及配套载体p NI9000和p NI350,相较于遗传转化缩减了试验周期。在此基础上本论文获得了如下研究进展:1.GmPAL基因正向调节大豆对大豆胞囊线虫的抗性。从抗病品种灰皮支黑豆的转录组数据中筛选到受线虫侵染诱导表达的GmPAL基因,表达分析发现其编码蛋白主要存定位于于细胞质和细胞膜,抑制剂AOPP处理大豆后根中发育线虫比例增加。分别过表达8个GmPAL基因均导致抗性增强,且根中线虫滞育。经代谢组筛选到黄豆苷元和染料木素等异黄酮的含量在表达GmPAL基因后显著增加,从叶柄灌注黄豆苷元和染料木素至大豆体内增强了大豆对胞囊线虫的抗性,线虫发育受到抑制。2.芳香族氨基酸影响大豆对胞囊线虫抗性。过表达GmPAL基因后毛状根中苯丙氨酸含量升高,经叶柄灌注至大豆体内后发现增强了大豆对胞囊线虫的抗性。3.Gm HS1pro-1增强大豆对胞囊线虫抗性。结构分析表明Gm HS1pro-1基因编码色氨酸双加氧酶,具有降解色氨酸或生长素的潜力。将Gm HS1pro-1基因转入大豆后抗性增强,线虫的侵入总量及发育指数均显著降低。通过靶向代谢组检测发现转入Gm HS1pro-1基因的大豆根系中色氨酸含量降低,而JA和JA-Ile含量上升。本论文明确了GmPAL基因和Gm HS1pro-1基因的表达均可增强大豆对大豆胞囊线虫的抗性,具有应用潜力。而黄豆苷元和染料木素的处理同样可提高大豆对大豆胞囊线虫的抗性,说明异黄酮在大豆抗性过程中起到作用,为大豆胞囊线虫的防治工作提供了新的思路。此外,试验中构建的p NI9000系列载体具有自主知识产权,通过引入2A自剪切肽实现大豆毛状根中的多顺反子表达,该载体还可用于蛋白互作相关的研究。
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