论文部分内容阅读
根肿病是十字花科植物上的一种重要的土传病害,其病原菌以休眠孢子的形式长期存活于土壤中,且能通过多种方式传播,传统的农业、化学等方法无法彻底解决根肿病危害。种植抗病品种是目前适用最广且最有效的方法。然而,由于根肿病致病菌生理小种众多,且变异速度较快,而目前培育的抗病品种大多为单一抗性,在田间状态下抗性容易减弱或丧失,抗病品种选育仍存在诸多难点问题。因此,解析根肿病分子机制以及培育广谱抗病品种对根肿病防治具有重要意义。本研究一方面通过BSA结合高通量测序对广谱抗病萝卜中的抗病基因进行挖掘,为根肿病抗病育种提供抗病资源;另一方面通过甘蓝型油菜中MYB28基因在根肿菌接种以及水杨酸处理后的表达模式分析,探究油菜MYB28转录因子在水杨酸信号途径及根肿菌侵染中的作用,为解析植物根肿病分子抗病机制提供帮助。研究结果如下:1.前期通过用不同地区的根肿菌对不同萝卜品种进行抗病鉴定,筛选出一个对多个地区优势生理小种的根肿菌均表现免疫的抗病萝卜品种‘JY’和表现为高感的萝卜品种‘MTH’。以‘JY’为母本,‘MTH’为父本进行杂交,用4号生理小种对杂交后代F1、F2进行抗病性鉴定,亲本‘JY’和亲本‘MTH’发病率分别为0和100%,F1和F2发病率分别为11.11%和23.36%,其中F2代抗、感植株数经卡方测验符合3:1分离比,推测该萝卜抗性可能是由单显性基因控制。利用BSA-seq法,在F2群体中挑选30株抗病植株和30株感病植株分别构建抗、感混池,对亲本和抗、感混池进行基因组重测序。根据ΔSNP-index曼哈顿分布图发现,SNP-index差异显著且ΔSNP-index在95%阈值线之上的区域在萝卜5号染色体39~45 Mb,在这区域中有18个预测的候选基因,其中9个为包含非同义突变SNP位点的基因。对预测的候选基因中的12个基因进行根肿菌侵染后表达模式分析,结果表明,其中7个基因在根肿菌侵染后表达模式发生显著变化,在感病萝卜中,RSG3778、RSG3860和RSG23487的表达量均在接菌后3 d上调,14 d下调。在抗病萝卜中,这7个基因在接种后3 d表达量没有变化,其中5个基因(RSG3559、RSG3860、RSG23484、RSG3887和RSG10137)在7 d表达量下调,仅RGS3887和RGS23487在受根肿菌侵染14 d的抗病萝卜中上调表达。RGS3887和RGS23487分别编码U1/U2小核糖体蛋白和TIR-NBS-LRR蛋白,推测可能作为抗病候选基因。2.MYB28是植物中一类R2R3型MYB转录因子,参与植物生长发育的过程和应对多种逆境胁迫过程,并且还能调控植物防御信号路径相关的反应。通过对MYB28基因在甘蓝型油菜、白菜和甘蓝间的蛋白序列分析以及进化关系的研究,发现MYB28在种间的同源性要高于种内。为了明确MYB28在油菜与根肿菌互作中的作用,本研究对感病甘蓝型油菜‘中双11号’中MYB28基因在在不同组织的表达模式以及根肿菌接种和水杨酸处理后的表达模式进行了分析。不同组织表达模式分析显示,BnaMYB28在茎和种子中的表达水平相对根和叶要更高。BnaMYB28基因在根肿菌和外源水杨酸处理下均有不同程度的表达响应,BnaMYB28-1和BnaMYB28-3受外源水杨酸处理上调表达,而Bna MYB28-2表达则受到抑制。在根肿菌侵染后,BnaMYB28-1在整个侵染期表达量均显著上调,但在加入水杨酸后Bna MYB28-1表达显著抑制;BnaMYB28-3表达量在接菌后7 d和28 d显著上调,在关键皮层侵染期(接菌后14 d)表达量与对照组相比没有变化,但在施加水杨酸处理后,BnaMYB28-3表达量显著上调。综合不同处理下BnaMYB28表达差异分析,外源水杨酸能正向调控BnaMYB28-1和Bna MYB28-3表达,并且BnaMYB28-3可能通过水杨酸信号路径而参与了油菜与根肿菌的互作反应。