拟南芥抗病相关基因AtEDR3非寄主抗性的初步研究

摘要

农作物的产量及品质深受植物病害的影响,使得农业粮食生产中安全问题突出并对人们的生活构成严重危害。禾谷镰刀菌作为一种半活体营养型真菌,能够侵染多种粮食作物和经济作物,如大麦等,同时造成巨大的危害和损失。
　　拟南芥-禾谷镰刀菌互作模型为实验切实提供了一个模式系统来研究植物病原菌之间的相互作用。EDR3(ENHANCED DISEASE RESISATNCE3)是拟南芥白粉病抗性基因之一。edr3即可增强植株对白粉病的抗性又可诱导拟南芥的细胞死亡,此抗性依靠于水杨酸信号途径,而不依赖于茉莉酸、乙烯信号途径。但是EDR3怎样调控拟南芥对赤霉病的反应尚不清楚。
　　针对edr3介导的抗性在哪条信号通路中起到何种作用尚不明确,本研究选择了在SA/JA/ET三大信号通路中占重要位置起至关作用的代表性基因与edr3杂交所得的双突变体为材料,采用生物学方法,通过鉴定获得与edr3杂交的纯合双突变体edr3/ein2、edr3/coi1、edr3/sid2、edr3/pad4、edr3/nim1来研究EDR3的功能。
　　禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)是一种非宿主(针对拟南芥)半活体型真菌,能够侵染小麦、大麦等多种谷类作物,引发赤霉病(fusarium head-blight FHB)。由于小麦基因组较大,生命周期较长,致使小麦禾谷镰刀菌致病机理的研究进展缓慢。本实验采用已经建立的F.graminearum侵染模式植物拟南芥的分析系统,来研究植物如何防御F.graminearum的侵染。拟南芥突变体edr3介导了植物对不同病原菌的反应,因此本实验以edr3为基本材料来研究植物应对F.graminearum的防御反应。实验结果表明,用不含脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)的F.graminearum孢子悬浮液经穿刺侵染Col-0和edr3,观察接菌8天后的结果,显示禾谷镰刀菌可成功侵染其非宿主植物Col-0及edr3。且发现edr3表现出对禾谷镰刀菌显著增强的感病性,并且通过对双突变体edr3/ein2、edr3/coi1、edr3/sid2、edr3/pad4、edr3/nim1抗性检测发现edr3介导的感病性依赖于ET/JA途径。
　　以上研究结果表明EDR3在拟南芥对F.graminearum抗性中起正调控作用,而EDR3介导的致病机理的研究也将为在农业生产方面的应用提供新的线索。本文对拟南芥抗病相关基因EDR3的功能进行了初步分析,期望能在对EDR3进一步的研究特别是在非寄主抗性方面的研究来阐述EDR3调控抗病反应的分子机制并可能应用于作物的遗传改良育种。

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缩略词

引言

第一章 文献综述

1 植物抗病机制

2 植物抗病的信号通路

3 拟南芥中的EDR相关蛋白

4 赤霉病

5 展望

第二章 材料与方法

2.1 实验材料

2.2 试验方法

第三章 结果与分析

3.1 鉴定coi1单突和edr3/coi1双突

3.2 edr3表现为对禾谷镰刀菌增强的感病性

3.3 edr3介导的增强的感病性依赖于ET/JA途径

3.4 edr3中F.graminearum诱导防御相关基因的表达增强

3.5 nim1抑制edr3的感病性

第四章 讨 论

参考文献

附录

致谢

作者简介

石河子大学硕士研究生学位论文