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葡萄是世界性重要的经济类果树之一,在我国也享有很高的经济地位,目前的栽培面积和产量均位居世界前列。但是葡萄白粉病等严重影响了葡萄产业的发展,尤其是世界广泛种植的主要的栽培品种欧洲葡萄,果实品质优良但对白粉病抗性较差。作为世界上最重要的葡萄属植物起源中心之一,我国拥有很多葡萄野生资源,并对白粉病有抗性。尤其是中国野生华东葡萄由于抗病性强,成为葡萄抗病育种的珍贵资源。本课题组多年研究发现,中国野生华东葡萄株系‘白河-35-1’对白粉病抗性很强,因此构建了白粉菌诱导的‘白河-35-1’的全长cDNA文库,已经从中克隆了一些与抗病相关的转录因子,并研究其功能。本研究从该cDNA文库中克隆了一个WRKY转录因子,分析生物和非生物胁迫下的表达模式,并应用农杆菌介导的叶盘法转化烟草,研究其功能。中国野生毛葡萄‘丹凤-2’抗白粉病并且果实中白藜芦醇含量高。白藜芦醇是一种植保素,不仅能够增强植物的抗病性,而且在生物制药方面,发挥了抗癌、抗肿瘤、预防心血管疾病等作用。由于白藜芦醇是芪合成酶基因的表达产物,因此我们应用实时定量的方法研究了毛葡萄‘丹凤-2’芪合成酶基因家族的组织特异性表达,以期获得高量表达的中国野生毛葡萄芪合成酶基因。本研究主要取得以下结果:1.采用RACE技术从白粉菌诱导的中国野生华东葡萄‘白河-35-1’(Vitispseudoreticulata)全长cDNA文库中分离得到WRKY基因,命名为VpWRKY3(GenbankAccession No. JF500755),全长1280bp,包含960bp开放阅读框,编码319个氨基酸,分子量为35.4kDa。氨基酸序列同源性比对分析表明,VpWRKY3属于WRKY家族II型a,VpWRKY3含有一个WRKY保守结构域、一个C2-HH型(C-X5-C-X23-H-X1-H)锌指结构域,和两个预测核定位信号RKRK和KKPR。瞬时转化试验表明VpWRKY3具有核定位功能。并且通过酵母单杂交试验证明了VpWRKY3在酵母中具有转录激活活性。为了验证VpWRKY3的抗病性,我们运用实时荧光定量方法,分析抗性株系‘白河-35-1’和感病株系‘白河-35-2’分别接种白粉病菌后,VpWRKY3的表达模式。在接种葡萄白粉菌6小时后,VpWRKY3在两个株系中均被迅速诱导,并在12h达到最高,而后逐渐减弱,由此表明VpWRKY3参与了葡萄对白粉病的抗病响应。通过农杆菌介导的叶盘法转化烟草进一步验证了,VpWRKY3在转基因烟草中能够提高对青枯病的抗性,起到正向调控的作用。此外乙烯、脱落酸和水杨酸能够诱导VpWRKY3的表达,最高诱导量均出现在8h,但是VpWRKY3不受茉莉酸甲酯的诱导,因此VpWRKY3可能主要参与乙烯、脱落酸和水杨酸的信号转导途径。干旱、高温、低温、渗透胁迫等处理表明,VpWRKY3均上调表达,试验结果表明VpWRKY3参与了各种非生物胁迫的响应过程。此外,在转基因株系中VpWRKY3能够诱导产生更多须根,可能因此增强了植物的耐盐性。2.本研究利用前期克隆了中国野生毛葡萄‘丹凤-2’芪合成酶基因家族28个成员(Genbank Accession No. JQ868665, JQ868666, JQ868668, JQ868670-JQ868687,JQ868689-JQ868693, JQ868697, JQ868698),运用实时定量PCR的方法分析这些基因在幼叶、幼果、成熟果、果肉、果皮、种子等不同组织之间的表达水平。结果表明,不同组织之间相比,中国野生毛葡萄‘丹凤-2’芪合成酶基因在成熟果实中的表达明显高于其它五个组织器官,其次为果肉和种子,幼叶中表达最低。实际上这些基因在不同组织中的表达量也不相同,VqSTS32(Genbank Accession No. JQ868666)在幼叶中的表达最高,VqSTS5(GenbankAccession No. JQ868693)在幼果中的表达最高,在成熟果实和果肉中均为VqSTS6(Genbank Accession No. JQ868692)的表达最高,VqSTS25(GenbankAccession No. JQ868673)在果皮中的表达最高,VqSTS2(Genbank Accession No. JQ868697)在种子中的表达最高。中国野生毛葡萄‘丹凤-2’芪合成酶基因家族28个成员,大多数基因在成熟果实和果肉中的表达都高于其它组织,但也有例外,如VqSTS5(GenbankAccession No. JQ868693)和VqSTS2(Genbank Accession No. JQ868697)在种子的表达明显高于其它组织。在果肉组织中,表达水平最高的和最低的基因差距很大,基因VqSTS6(Genbank Accession No. JQ868692)比基因VqSTS2(Genbank Accession No. JQ868697)表达量明显高很多。总之,在28个基因成员中VqSTS6在六种组织中的整体表达最高,因此,这对今后深入研究利用VqSTS6基因提供了重要依据。此外运用染色体步移法,我们还从‘丹凤-2’中克隆了两个芪合成酶基因上游调控序列(Genbank Accession No.JX537789和JX537790),功能预测分析表明,该启动子含有与病原菌胁迫相关的W-box及一些非生物胁迫相关的顺式作用元件,将进一步深入研究。