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【研究背景】甘薯(Ipomoea batatas(L.)Lam.)是世界第七大粮食作物,其病虫害在世界范围内普遍存在,严重威胁着各国甘薯生产,造成甘薯产量、品质及贮藏性大幅度下降,世界各甘薯生产国家一直比较重视甘薯主要病虫害的防治。甘薯蔓割病,是典型的镰刀菌导管病,是我国南方薯区的重要病害之一,危害极大。甘薯蔓割病由甘薯蔓割病菌引起。甘薯蔓割病菌可在土壤中存活多年,通过薯苗基部或根部伤口的导管侵入薯苗,在导管组织内繁殖,致使患病植株发生全株性枯萎、死亡,严重影响甘薯产量。由于甘薯种间、种内杂交不亲和的特性,通过常规杂交育种方法难以选育出优质、高产、抗蔓割病的甘薯新品种。因此,采用基因工程技术培育抗蔓割病的甘薯新品种是一种可行途径。【材料与方法】本研究以蔓割病不敏感甘薯品系ND98为材料,利用RACE技术从ND98中克隆得到编码糖转运蛋白的IbSWEET10基因。利用根癌农杆菌介导法,分别在蔓割病敏感甘薯品种栗子香中进行IbSWEET10基因的过表达和干扰,获得转基因植株,对转基因植株的蔓割病抗性进行鉴定。【结果与分析】IbSWEET10基因组全长3269 bp,cDNA全长为1250 bp,ORF为921bp。IbSWEET10基因具有6个外显子和5个内含子,该基因编码的蛋白具有SWEET家族所具有的7个保守的跨膜结构域。IbSWEET10基因与拟南芥中的AtSWEET10基因亲缘关系最为接近。IbSWEET10基因在甘薯叶片中表达量最高,同时,该基因可被甘薯蔓割病菌诱导表达。亚细胞定位实验证明IbSWEET10基因编码一个细胞质膜定位蛋白,酵母表达实验表明IbSWEET10蛋白具有蔗糖转运功能。蔓割病抗性鉴定结果显示,接种9 d后,对照植株叶片基本变黄、枯萎甚至脱落,茎秆褐化严重,没有新生根形成,植株濒临死亡,而过表达株系叶片大部分还保持着绿色,植株茎秆褐化程度较低,茎基部还有不同比例的新生根形成;石蜡切片结果显示对照植株茎横切面细胞受到损害并变得松散,而过表达植株的茎横切面细胞依然保持完整并排列较为紧密。相反的,在接种7 d后,干扰株系绝大部分叶片已变黄、枯萎,茎秆褐化严重,且茎基部无新生根形成;茎横切出现较大中空,细胞排列松散,组织结构被破坏严重。蔓割病菌侵染前/后,对过表达或干扰植株叶片中三种可溶性糖(蔗糖、葡萄糖和果糖)含量进行测定,发现三种可溶性糖的含量在过表达株系中均显著低于对照植株;而干扰株系中三种可溶性糖的含量均显著高于对照植株。【结论】过表达IbSWEET10基因能够促进转基因植株叶片中糖分的向外运输,降低了转基因株系中的糖含量,进而减少了病原菌生长繁殖所需的能量物质,从而显著提高了转基因植株对蔓割病的抗病性。