基于转录组的Mj2G02基因对植物茉莉酸途径调节的分析

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爪哇根结线虫(Meloidogyne javanica)是一种专性活体营养寄生物,在我国南方的热带、亚热带地区发生尤其严重,对农作物产量造成严重损失,是最重要的植物线虫之一。根结线虫分泌的效应蛋白是线虫侵染植物并且建立寄生关系的关键,主要在食道腺中分泌。研究爪哇根结线虫致病的机制以及与寄生植物的互作机制对于防治根结线虫有重要作用。而研究爪哇根结线虫致病机制的关键就是分析和鉴定效应蛋白及其功能。本研究是在实验室前期的研究成果基础上,依托于转录组测序进一步研究爪哇根结线虫效应蛋白Mj2G02影响寄主植物茉莉酸途径调节。主要研究结果如下:1.对两个转基因株系Mj2G02-3和Mj2G02-5,通过TAIL-PCR成功扩增到两个株系的侧翼序列,结果显示两个转基因株系的T-DNA均插入到拟南芥第1号染色体的NAC001基因上。确定了两个转基因株系的插入位点,随后对Mj2G02-3和Mj2G02-5分别进行双引物法和三引物法鉴定纯合株系。2.对转Mj2G02基因拟南芥(Mj2G02-3、Mj2G02-5)和野生型拟南芥Columbia(Col-0)进行了转录组测序。结果分析表明,Mj2G02-3转基因拟南芥共有1743个基因发生变化,其中1264个基因发生了显著上调,479个基因发生显著下调。Mj2G02-5转基因拟南芥有844个基因变化,其中285个基因发生显著上调,559个基因发生显著下调。另外,分析发现两个转基因植株共同变化的基因有226个。3.分析表明,茉莉酸信号转导途径共同的差异表达基因有5个,其中1个共同下调,4个共同上调。茉莉酸信号转导通路上的JAR1基因表达受到抑制,JAZ家族的表达受到上调。对转Mj2G02基因拟南芥和野生型Col-0型拟南芥中的茉莉酸含量进行了测定,结果显示转Mj2G02基因拟南芥中JA-Ile相对浓度极显著下降(P﹤0.01)。说明Mj2G02基因的插入抑制了茉莉酸信号转导。4.通过外加不同浓度Me JA的方法,来对转基因拟南芥和野生型的侧根数量进行了统计。结果显示,在未加Me JA的条件下,与对照组相比,转Mj2G02基因拟南芥的总侧根数增加,Mj2G02基因有促进侧根生长的作用。向培养基中添加了不同浓度的Me JA后,与对照组Col-0型拟南芥相比,Mj2G02基因对侧根生长的促进效应被Me JA所显著抑制。5.对转Mj2G02基因拟南芥进行茉莉酸回补后,茉莉酸消除了转Mj2G02基因拟南芥对线虫的敏感性,证明Mj2G02调控了拟南芥的JA信号转导通路。综上所述,爪哇根结线虫分泌的Mj2G02基因能够抑制茉莉酸盐的产生以及茉莉酸信号转导途径,从而能够促进自身寄生。
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