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簇毛麦myb转录因子家族的鉴定及表达特征分析【字数:8661】

2024-02-25 14:29编辑: www.jxszl.com景先生毕设
小麦白粉病是我国小麦主要病害,对我国小麦产量和品质造成严重危害,因此选育优良高产抗病小麦品种愈发迫切。充分利用野生近缘种质资源和筛选抗病基因是我国目前选育小麦抗病品种的重要途径之一。簇毛麦是小麦育种过程中重要的野生近缘物种,具备小麦白粉病的广谱抗性。已报道MYB转录因子在植物先天免疫中发挥关键作用,鉴定簇毛麦中参与抗病的MYB转录因子可为小麦抗病品种选育提供新的基因资源。本研究利用小麦MYB转录因子与簇毛麦转录组数据库进行比对,获得相应的簇毛麦的MYB转录因子,并通过表达特征分析,筛选了簇毛麦响应白粉菌侵染的MYB转录因子。研究发现簇毛麦大部分2R-MYB类在经白粉菌诱导后出现较为明显的上调,证明其可能在抗白粉病过程中发挥作用,为解析MYB的抗病功能打下基础。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法3
1.1实验材料 3
1.1.1植物材料3
1.1.2病原菌材料3
1.1.3引物序列3
1.2实验方法 5
1.2.1 多物种MYB序列获取5
1.2.2 MYB转录因子生物信息学分析5
1.2.3 簇毛麦总RNA提取(TRIZOL法)5
1.2.4实时荧光定量PCR(qRTPCR) 6
2结果与分析7
2.1 多物种MYB转录因子分类及亚细胞定位预测7
2.2小麦MYB转录因子系统发育树构建及基序分析8
2.3小麦MYB转录因子表达模式分析9
2.4 簇毛麦2RMYB(R2R3MYB)转录因子荧光定量分析 12
3讨论14
致谢14
参考文献15
簇毛麦MYB转录因子家族的鉴定及表达特征分析
引言
引言
先天免疫是指不依赖于后天获得且可遗传的生物体防御系统,是生物之间共同进化的结果。病原菌入侵植物寄主表面或内部,吸取寄主营养以满足自身生存繁殖,导致植物产量降低,甚至是死亡。随着病原菌的入侵,植物逐渐进化出了一系列抵御病原菌的多层次免疫系 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ¥351916072
统。植物所具有的细胞壁和角质层为其基本的物理屏障,可阻碍部分病原菌[1]。然而病原菌可通过气孔、伤口等自然开口进入植物体,因此植物随之进化出了更为高级免疫机制——病原菌相关分子模式(pathogenassociated molecular patterns,PAMPs)诱导的免疫反应(PAMPstriggered immunity,PTI)和效应因子诱导的免疫反应(effectortriggered immunity,ETI)。通过这两层免疫系统,植物抵御了大部分病原菌入侵。
小麦是我国主要粮食作物之一,在我国粮食作物中占有重要地位,对我国粮食质量和安全有重大影响。我国也是全球最大的小麦生产国和消费国[2]。小麦白粉病(Blumeria graminis f.sp. tritici,Bgt)是一种由禾本科布氏白粉菌小麦转化型引起的真菌性病害,随着全球气候变化,小麦白粉病发生频率逐渐增大,范围逐渐变广,在我国多个小麦种植区造成严重的小麦减产和品质下降。禾本科布氏白粉菌属子囊菌亚门真菌球针壳属,该菌通过在植物活体表皮细胞中形成吸器获取营养,并感染植株,其侵染力一般可持续34天,发病时期可从苗期持续到成熟期[3]。因此选育小麦抗病品种是目前防治小麦病害最有效最经济的方式。鉴定小麦抗病基因是小麦抗病育种的关键,到目前为止已有五个小麦白粉病抗性基因被克隆:Pm2[4],Pm3[5],Pm8[6],Pm21[7]以及Pm60[8]。要想选育优质的小麦抗病品种,仍需进一步发掘抗病相关基因,深入解析抗病机制。在小麦现代育种工作中,由于骨干亲本的过度使用,导致小麦遗传基础狭窄,因此充分利用小麦野生近缘资源拓宽小麦遗传基础成为小麦抗病育种的新途径。已有前人研究表明小麦的非生物胁迫耐受性是多个因素共同作用的结果。近年来,虽然发掘了一些优良的小麦耐寒基因,但是获得应用的却比较少。由于小麦品种的多样性及其多倍体基因的复杂性,小麦耐旱和耐盐碱的相关基因更是需要进一步探索[9]。
簇毛麦(Haynaldia villosa,2n=14,VV)属于禾本科(Gramineae)小麦族(Triticeae)小麦亚族(Triticum)簇毛麦属(Haynaldia)。作为小麦重要的三级基因库,簇毛麦生长周期短,具有小麦白粉病广谱抗性,是小麦优良的野生近缘种质资源。大学细胞遗传所已经在簇毛麦中鉴定了小麦白粉病广谱抗性基因Pm21,成功定位到簇毛麦的6V染色体短臂上,并构建了携带Pm21的小麦6AL/6VS易位系,此外含有Pm21的小麦品种已在我国小麦生产中得到广泛应用[10]。除了Pm21基因,本实验室还在簇毛麦的5VS上定位了一个新的抗小麦白粉病基因Pm55。因此深入研究簇毛麦中抗病相关基因,解析其抗病分子机制,可以为小麦抗病抗逆育种提供理论基础。
MYB转录因子广泛存在于植物体内,是植物中最大的转录因子家族之一。目前已有研究发现MYB转录因子参与植物的多种生理生化过程,尤其在抗生物胁迫和非生物胁迫过程中起到重要作用。其含有50个左右高度保守的氨基酸残基,主要结构域位于N端。MYB的功能结构域包括三个保守部分:一个DNA结合结构域,一个转录激活结构域,以及一个不完全界定的负调节区[11]。前人根据MYB转录因子含有的MYB结构域个数将其分为四亚类:1RMYB、2RMYB(R2R3MYB)、3RMYB(R1R2R3MYB)以及非典型MYB[12]。
在植物抗病过程中MYB转录因子扮演着重要的角色,尤其是2RMYB亚类在植物抗病过程中有关键作用。前人已在模式植物拟南芥中鉴定出与抗核盘菌相关的MYB转录因子MYB73,抗性检测拟南芥MYB73超表达植株(OE)后发现,超表达的转基因植株对核盘菌的抗性明显高于野生型[13]。此外在禾本科植物中也存在着与抗病相关的MYB转录因子。目前水稻中已鉴定出MYB30、MYB55和MYB110这三个MYB转录因子可提高水稻白叶枯病和稻瘟病抗性[14]。在小麦中,前人已筛选出受病原菌诱导表达的MYB转录因子基因TaMYB86和TaRIM1。经过转基因实验,验证了TaMYB86可通过增强自身表达提高小麦根腐病抗性,TaRIM1可上调防卫基因的表达,从而提高纹枯病抗性[15]。

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