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苹果轮纹病是由葡萄座腔菌(Botryosphaeria dothidea,B.dothidea)引起的毁灭性病害,是一种严重影响苹果产量和品质的常见性病害。轮纹病病菌从皮孔侵入宿主,危害枝干、树体和果实。危害树体,削弱树势,严重时使树体死亡;危害果实,影响外观和品质,造成重大经济损失。因此,研究如何增强苹果对轮纹病的抗病性具有重要意义。6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(6-phosphogluconate dehydrogenase,6PGDH,EC1.1.1.44)是磷酸戊糖途径(Pentose Phosphate Pathway,PPP)的限速酶和关键酶。6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶不仅能参与多种非生物胁迫,还能影响植物生长。葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(glucose-6-phosphate dehydrogenase,G6PDH/G6PD,EC 1.1.1.49)是磷酸戊糖途径另一个限速酶。葡萄糖-6-磷酸脱氢酶产生的高还原力物质还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)增强植物的抗病性。6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶也能产生NADPH,它在植物抗病性中的功能尚未见报道。本研究主要围绕苹果中的一个6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因在生长和抗病性中的作用展开研究。本研究发现了一个促进苹果愈伤组织生长的6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因,该基因增强苹果愈伤组织对轮纹病的抗性。在前人研究基础之上,获得苹果中的一个6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因(基因序列号:MDP0000235230)。首先,对该基因进行了大量生物信息学分析,然后,在苹果愈伤组织中过表达Md6PGDH6,在拟南芥、烟草中异位表达Md6PGDH6,分析其在生长发育和抗病性中的作用。研究结果如下:1.Md6PGDH6生物信息学与组织表达模式分析染色体定位分析显示Md6PGDH6位于苹果2号染色体上。进化树分析显示苹果Md6PGDH6与拟南芥At6PGDH6亲缘关系最近,同源性最高,因此将其命名为Md6PGDH6。结构域分析表明Md6PGDH6包含一个MmsB结构域。启动子分析显示,Md6PGDH6启动子序列含有与分生组织相关的CAT-box元件,多种激素响应相关的调控元件,环境因子响应元件和非生物胁迫响应元件。组织表达分析显示,Md6PGDH6主要在苹果幼果的果皮、果肉和种子中表达。2.Md6PGDH6促进苹果王林愈伤组织的生长过表达Md6PGDH6愈伤组织比非转基因对照生长更快,鲜重测量也证明了这一点。转基因拟南芥主根生长速度比野生型拟南芥快,转基因拟南芥地上部生长速度也快于野生型拟南芥。转基因烟草主根生长速度比野生型烟草快。通过转基因材料的生长实验发现,Md6PGDH6能够促进王林愈伤组织的生长,并且Md6PGDH6在拟南芥和烟草中也具有类似的作用,6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因促进植物生长在进化上有可能是一种保守机制。3.Md6PGDH6提高苹果愈伤组织对轮纹病的防御能力轮纹病侵染过表达Md6PGDH6王林愈伤组织产生的病斑比王林愈伤组织明显要小,而且达到显著水平。过表达Md6PGDH6王林愈伤组织超氧阴离子含量明显高于王林愈伤组织,过表达Md6PGDH6王林愈伤组织抗病相关基因表达水平显著高于王林愈伤组织。以上数据说明,Md6PGDH6参与轮纹病诱导的苹果愈伤组织的防御反应,通过ROS(Reactive Oxygen species,ROS)和SA(Salicylic acid)途径增强苹果愈伤组织对轮纹病的抗性。综上,Md6PGDH6促进苹果愈伤组织的生长,并且能够提高苹果愈伤组织对轮纹病的防御能力。