接种苹果炭疽叶枯病菌对苹果叶片相关酶活性及基因表达的影响

苹果病害是制约苹果产业发展的重要因素,其中苹果炭疽菌叶枯病(Glomerella leaf spot,GLS)作为一种流行性强、危害严重的病害,给苹果生产带来了极大威胁,严重影响了苹果产业的发展。为了研究苹果炭疽叶枯病菌侵染苹果叶片的机制,采用室内人工接种病菌的方法测定‘嘎拉’和‘富士’苹果叶片内超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、多酚氧化酶(polyphenoloxidas,PPO)、过氧化物酶(peroxidase,POD)以及过氧化氢酶(catalase,CAT)的活性及其相关基因表达量。通过酶活性测定试验发现,在接种炭疽叶枯病菌后,SOD、PPO、POD以及CAT的活性显著增强。通过实时荧光定量PCR试验,结果发现在接种炭疽叶枯病菌后,SOD、POD以及CAT相关基因的表达量呈现先上升后下降的趋势,而PPO基因的表达量呈现先下降后上升的趋势。以上结果表明SOD、PPO、POD以及CAT参与了炭疽叶枯病菌侵染‘富士’和‘嘎拉’叶片的过程。本研究为苹果炭疽叶枯病抗病基因挖掘提供参考。

苹果愈伤组织基因编辑技术的建立

基因编辑技术能够打破传统的基因突变方式,通过碱基的缺失、插入和替换等对目标基因进行定点改造,提高基因突变的效率和准确性。基因编辑技术在拟南芥、水稻和番茄等植物中应用广泛,如调控植物株型、提高抗性,但在苹果中应用还不成熟,需要进一步完善。以苹果‘Orin’愈伤组织为试验材料,基于成簇规律间隔短回文重复序列(clustered regulatory interspaced short palindromic repeat,CRISPR)基因编辑技术在愈伤组织中突变MdVPE1基因。通过测序及本生烟瞬时转化进行靶序列验证,结果表明MdVPE1基因已编辑成功。通过对野生型及MdVPE1基因编辑前后的愈伤组织接种轮纹病病原菌,发现MdVPE1基因编辑后能够提高苹果愈伤组织的抗病性。CRISPR/Cas9基因编辑技术在苹果愈伤组织中的成功应用,为在苹果中利用CRISPR/Cas9基因编辑技术研究基因功能奠定了重要基础。