通过GbF3’H基因单独沉默及其与GbCHI和GbDFR基因共沉默研究其在海岛棉中抗枯萎病功能

【目的】通过沉默海岛棉GbF3’H基因及共沉默GbF3’H、GbCHI和Gb DFR基因,研究其在海岛棉抗枯萎病中的作用。【方法】以海岛棉抗病材料06-146为研究对象,GhCLA1基因为阳性对照,空载体为阴性对照,构建海岛棉TRV2-Gb F3’H沉默载体,协同课题组前期构建的TRV2-CHI和TRV2-DFR载体,利用病毒诱导的基因沉默技术(Virus-induced gene silencing,VIGS)分别进行Gb F3’H基因单独沉默以及GbF3’H、GbCHI和Gb DFR这3种基因共沉默试验。通过实时荧光定量聚合酶链式反应(Quantitative real time-polymerase chain reaction,q RT-PCR)分析各处理样品中基因沉默情况;设置室内接种枯萎病菌试验测定病情指数,分析各沉默材料对枯萎病的抗性差异。【结果】q RT-PCR结果显示,海岛棉GbF3’H基因沉默后其在海岛棉根、茎和叶中的表达量比空载体对照低,Gb F3’H、GbCHI和GbDFR这3种基因共沉默后其在海岛棉根、茎和叶中的表达量均比空载体对照低。病情指数调查结果显示,野生型<空载体对照<GbF3’H单基因沉默组<3种基因共沉默组,说明共沉默材料对枯萎病的抗性明显低于单基因沉默材料,单基因沉默材料明显低于空载体对照和野生型。【结论】初步确定GbF3’H基因对提高海岛棉枯萎病抗性有一定作用,且可与Gb CHI、GbDFR基因协同作用增强抗病性,这可为海岛棉功能基因组学研究提供参考。

海岛棉抗枯萎病基因GbMPK16的克隆及功能验证

研究MAPK基因在海岛棉抗枯萎病途径中的功能,为棉花枯萎病抗性育种提供基因资源。根据前期海岛棉枯萎病抗性转录组测序和表达谱数据分析,从差异表达基因中筛选到一个海岛棉抗枯萎病相关Unigene序列,该序列注释为MAPK相关基因。从海岛棉抗病品种"06-146"中克隆了一个MAPK家族基因GbMPK16,进行生物信息学分析,并在枯萎病菌、乙烯、水杨酸诱导下对该基因进行表达分析,通过VIGS技术进行该基因抗病性功能分析。研究显示GbMPK16基因有1665 bp的ORF序列,编码554个氨基酸,属于MAPK家族D组,保守区域包括TDY磷酸化部位,GbMPK16蛋白与其他生物MPK16蛋白有较高的一致性。进化树分析表明,GbMPK16与GhMPK16亲缘关系最近。亚细胞定位预测表明,GbMPK16分布于细胞核的可能性46.3%,在细胞质里的可能性40.7%。qRT-PCR表达分析显示,GbMPK16基因在不同抗病海岛棉品种表达量明显高于感病海岛棉品种,乙烯和水杨酸处理后出现表达量上调趋势,并且在抗病材料中该基因表达量均高于感病材料。通过VIGS技术沉默GbMPK16基因后,与对照相比该基因的表达量明显下降,枯萎病侵染15 d后,沉默该基因的植株发病情况高于对照。GbMPK16基因可能在海岛棉抗枯萎病途径中发挥作用。