GhPR5K調控棉花抗黃萎病的分子機制.pdf

1、黃萎?。╒erticillium dahliae）是我國乃至世界棉花生產上的重要病害，寄主的抗病機制不清是病害有效控制的瓶頸問題。本文通過對抗病品種和感病品種經黃萎病菌誘導前后根部蛋白的磷酸化分析，獲得一個差異顯著的類受體蛋白激酶GhPRSK。利用病毒誘導的基因沉默(VIGS)技術驗證其在棉花抗黃萎病過程中的功能，并進一步分析其防御反應機制，篩選其互作的蛋白。取得的主要結果如下:
　　1.利用黃萎病菌Vd080侵染抗病品種中植棉2

2、號和感病品種冀棉11號，進行修飾蛋白質組定量分析，共檢測到1716個磷酸化蛋白，其中639個顯著差異的蛋白，主要涉及到植物激素信號轉導途徑、MAPK信號通路、AMPK信號通路、植物病原互作及mTOR信號通路等。其中，Gh_D04G1868在中植棉2號處理組與對照組間的差異倍數最高，達到了12.69，而在冀棉11號處理組與對照組間的差異不顯著。同源性比較發(fā)現Gh_D04G1868與擬南芥的病程相關蛋白激酶AtPR5K相似性達到了84.7％

3、，因此將其命名為GhPR5K。進一步分析發(fā)現，接種Vd080后，GhPR5K在中植棉2號中的表達量大幅度提高，初步推斷GhPR5K參與了棉花對黃萎病的防御反應。
　　2.基因克隆得到了GhPR5K全長。其CDS全長1887bp，編碼628個氨基酸，位于Dt_chr12染色體上。蛋白序列分析表明，在252-274堿基區(qū)內有一個跨膜區(qū)，N端有一個信號肽，C端有一段絲氨酸/蘇氨酸富集區(qū)域。
　　3.利用VIGS技術，成功地在棉花中

4、沉默該基因。接種試驗表明，沉默植株葉片大量變黃、萎蔫，甚至脫落、枯死;而對照植株葉片變黃、萎蔫明顯較輕，沒有嚴重的脫落和枯死植株。接種后20d和25d，TRV∶GhPR5K的病情指數分別為19.5和54.2，顯著高于對照植株的10.3和25.2，表明GhPR5K正調控棉花對黃萎病的抗性。進一步遺傳轉化煙草，獲得在選擇性培養(yǎng)基上表現為陽性的煙草植株12株。
　　4.將TRV∶00和TRV∶GhPR5植株接種Vd080，觀察其防御反應

5、，分析防御相關基因的表達量。結果表明，與TRV∶00植株相比，TRV∶GhPR5K植株葉片中活性氧爆發(fā)減少、死細胞數較多，莖部木質化程度減弱，莖部定殖有更多的棉花黃萎病菌，維管束褐變程度顯著加重。qRT-PCR分析表明，與TRV∶00相比，PR基因在TRV GhPR5K植株均顯著下降，4CL、CHI、PAL、POD、CAD、C4H1最高分別下降70.95％、43.57％、55.33％、43.47％、78.09％和71.89％。表明TRV