GhMYB43调控棉花抗黄萎病菌的机制解析

来源 :石河子大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:kangyh123
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植物在自然环境中生存,随时都要面临病原菌的侵害。在长期进化过程中,植物建立了自己的免疫系统去感知和响应生物胁迫,激活体内免疫应答反应来保护自身不受侵害。GhLac1是棉花中能够介导对黄萎病菌、棉铃虫、蚜虫产生广谱抗性的基因,其表达水平受相应生物胁迫的诱导表达;为进一步解析GhLac1调控棉花抗性响应的分子机制,本研究前期利用酵母单杂交(Yeast one hybird)筛选GhLac1上游调控因子,其中GhMYB43(GhD12G0544)能够显著激活GhLac1的表达。本研究以GhMYB43为研究对象,探讨其在响应棉花黄萎病菌入侵后的功能及其抗病分子机制,取得主要结果如下:1.克隆了GhMYB43基因全长序列并对其保守结构域和亚细胞定位进行分析。结果显示:GhMYB43位于陆地棉(Gossypium hirsutum)Dt亚组第12号染色体上,其开放阅读框长(Open Reading Frame,ORF)1131bp,包含2个内含子和3个外显子,编码1个含376个氨基酸的蛋白质,具有两个高度保守的MYB结构域,属于典型的R2R3-MYB类转录因子。因其与拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtMYB43最为同源,所以将其命名为GhMYB43。亚细胞定位试验表明GhMYB43定位于核内。2.组织表达模式分析表明GhMYB43在棉花所有组织中均有表达,但在茎中表达量最高;激素诱导表达模式分析发现GhMYB43表达水平受茉莉酸甲酯(Me-JA)处理下调,受水杨酸(SA)和过氧化氢(H2O2)处理上调;接菌诱导表达模式分析显示,GhMYB43在6 h、12 h、24h时受菌诱导下调表达,且12 h、24h下调显著,在48 h后受菌诱导上调表达。这表明GhMYB43参与了棉花的免疫响应调控。3.为了研究GhMYB43在棉花抗病中的功能,本研究构建了病毒介导的基因沉默(virus induced gene silencing,VIGS)载体。研究发现通过VIGS抑制GhMYB43的表达,棉花对黄萎病菌V991的抗病性增强。基因表达分析显示在水处理(Mock)和V991处理下,TRV:GhMYB43植株中JA和木质素合成路径相关基因的表达量相比于TRV:00均表现为上调。4.为了进一步验证GhMYB43在棉花抗病中的功能,本研究构建了35S启动子驱动的GhMYB43超表达(35S::GhMYB43)载体,转化棉花并获得了相应的超表达株系(OE-77、OE-81和OE-8)。进一步研究发现,GhMYB43超表达棉花材料中木质素含量相比于对照(WT)减少,接种黄萎病强致病菌株V991后,木质素含量显著高于未接种的棉株;基因表达分析发现在Mock处理和V991处理下,超表达转基因株系中JA和木质素路径相关基因的表达量相比于WT均表现为下调;抗性鉴定表明,超表达GhMYB43削弱了棉花对黄萎病菌的抗性。5.以上结果表明,GhMYB43是棉花抗黄萎病反应的负调控因子,影响棉花JA信号路径及木质素代谢途径。但其具体作用机制仍有待进一步研究。
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