R2R3-type Lo MYB21 affects jasmonate-regulated development and dehiscence of anthers in lily(Lilium oriental hybrids)

Lilies are widely cultivated for cut flowers,but their large anthers carry a considerable amount of colored pollen that is dispersed easily.Studying the molecular mechanism of anther development and dehiscence could help solve this problem.LoMYB21,encoding a putative R2R3v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog(MYB)transcription factor,was identified from oriental lilies(Lilium‘Siberia’).Real-time quantitative PCR analysis showed that LoMYB21 was mainly expressed in the anther,filament and stigma and had high expression during the late stages of lily anther development.LoMYB21 had transactivation activity and was located in the nucleus through yeast one-hybrid assays and transient expression in Nicotiana benthamiana.Suppression of LoMYB21 by virus-induced gene silencing(VIGS)in Lilium‘Siberia’led to anther indehiscence and reduced the expression of genes related to Jasmonate acid(JA)biosynthesis and signal transduction.Induction of LoMYB21 in DEX::LoMYB21 transgenic Arabidopsis caused procumbent inflorescences that became infertile,accompanied by higher expression of JA biosynthetic and signaling genes.These results demonstrated that JA content and signaling were abnormal in silenced lily and transgenic LoMYB21 Arabidopsis,which affected anther development.Our study indicated that LoMYB21 could regulate lily anther dehiscence through JA biosynthesis and signaling during the late stages of anther development.

The Role of Jasmonates as Antibulbing Substances in the Bulb Formation of Onion

Onion plants form spherical bulbs under long-day conditions.Substances regulating bulb formation remain unknown.In the course of chemical studies on the bulb formation,α-linolenic acid was isolated from onion extracts as an antibulbing substance,the amount of which was synchronized with the bulb formation.Since allene oxide synthase inhibitor canceled the antibulbing activity ofα-linolenic acid,it was disclosed that jasmonic acid concerns this regulation.Structure-activity-relationship study revealed that its(3R,7S)stereochemistry is necessary for showing its antibulbing activity.It is concluded that(3R,7S)-jasmonate derived fromα-linolenic acid actually participates in the regulation of bulb formation.

GhWRKY33 negatively regulates jasmonate-mediated plant defense to Verticillium dahliae

Verticillium wilt,caused by Verticillium dahliae,seriously restricts the yield and quality improvement of cotton.Previous studies have revealed the involvement of WRKY members in plant defense against V.dahliae,but the underlying mechanisms involved need to be further elucidated.Here,we demonstrated that Gossypium hirsutum WRKY DNA-binding protein 33(GhWRKY33) functions as a negative regulator in plant defense against V.dahliae.GhWRKY33 expression is induced rapidly by V.dahliae and methyl jasmonate,and overexpression of GhWRKY33 reduces plant tolerance to V.dahliae in Arabidopsis.Quantitative RT-PCR analysis revealed that expression of several JA-associated genes was significantly repressed in GhWRKY33 overexpressing transgenic plants.Yeast one-hybrid analysis revealed that GhWRKY33 may repress the transcription of both AtERF1 and GhERF2 through its binding to their promoters.Protein-protein interaction analysis suggested that GhWRKY33 interacts with G.hirsutum JASMONATE ZIM-domain protein 3(GhJAZ3).Similarly,overexpression of GhJAZ3 also decreases plant tolerance to V.dahliae.Furthermore,GhJAZ3 acts synergistically with GhWRKY33 to suppress both AtERF1 and GhERF2 expression.Our results imply that GhWRKY33 may negatively regulate plant tolerance to V.dahliae via the JA-mediated signaling pathway.

打顶和激素对上部烟叶烟碱的影响及源库关系分析

为明确打顶和激素调控烤烟烟碱合成与积累的生理机制,以烤烟品种K326为材料,研究了不同打顶措施与激素互作处理对烤烟根系、上部叶片性状,上部叶烟碱、总氮含量,根系氮代谢关键酶活性及烟碱合成与运输基因表达的影响,并分析烟碱积累的源库关系。结果表明,打顶显著提高上部烟叶烟碱含量与积累量,分别是不打顶处理的1.41倍、1.85倍;不打顶时喷施茉莉酸甲酯(MeJA)显著增加烟碱含量,增幅为14.60%,喷施N-1-氨甲酰苯甲酸萘酯(NPA)显著降低烟碱含量,降幅为10.01%;打顶后喷施水杨苷异羟肟酸(SHAM)、萘乙酸(NAA)显著降低烟碱含量,降幅分别为23.07%、16.92%。茉莉酸(JA)对根系发育的影响有限,主要通过直接调控烟碱合成与转运基因的表达促进烟碱合成,而生长素(IAA)主要通过调控根系发育间接影响烟碱合成与积累。通径分析显示,根系性状中根尖数对烟碱积累的直接作用最大,根表面积对烟碱积累的总作用最大,是影响烟碱合成的主要“源”指标;叶片性状中叶面积对烟碱积累的直接作用最大,叶干质量对烟碱积累的总作用最大,是影响烟碱积累的主要“库”指标。综合分析,打顶后根系IAA含量提高,促进根尖数的增加,即增加了烟碱合成“源”数量,同时增强硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性,促进氮代谢与氮吸收;打顶后根系JA含量增加,直接增强烟碱合成与转运基因PMT、QPT、A622和NUP1的表达,提高了烟碱合成强度;此外,打顶促进叶面积、叶干质量等“库”容的增大,提高了烟碱积累效率。

外源茉莉酸甲酯对BNS366雄性育性的影响

为探究外源茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)对小麦温敏雄性不育系BNS366雄性育性的影响,以BNS366及其近等基因系郑麦366为试验材料,在正常秋季播种(2020年10月12日)和晚播(2020年12月2日)条件下,分别于2021年3月22日和3月31日开始至开花期前,设置0(清水,对照)、50、100、200、300、400和500μmol·L^(-1) MeJA(水溶液,喷施)7个处理,比较分析了不同处理间花粉可育率和自交结实率的差异。结果表明:在正常秋季播种条件下,郑麦366花粉可育率、国内法自交结实率和国际法自交结实率分别为86.31%、70.36%和112.22%,在晚播条件下分别为82.53%、92.53%和166.18%,均正常可育;在正常秋季播种条件下,200μmol·L^(-1) MeJA处理的国际法自交结实率为70.15%,比对照显著降低了42.07个百分点;在晚播条件下,200、300和500μmol·L^(-1) MeJA处理的国内法自交结实率分别为74.71%、74.01%和73.45%,比对照显著降低了17.82、18.52和19.08个百分点;在两个播期下,郑麦366其他浓度MeJA处理的上述3个指标与对照差异均不显著。在正常秋季播种条件下,BNS366花粉可育率为零,达到全不育水平,国内法自交结实率和国际法自交结实率均为0.24%,100μmol·L^(-1) MeJA处理的花粉可育率为88.25%,达到正常可育水平,国内法自交结实率和国际法自交结实率分别为56.41%和94.01%,能正常结实,与对照差异达到显著水平;在晚播条件下,BNS366的上述3个指标分别为51.72%、41.23%和93.08%,正常可育,100μmol·L^(-1) MeJA处理的国际法自交结实率为39.72%,比对照显著降低了53.36个百分点;在两个播期下,BNS366其他浓度MeJA处理的上述3个指标与对照差异均不显著。由此说明,在2020-2021年,外源MeJA对郑麦366和BNS366可育植株的雄性育性可能具有降低效应,对BNS366不育植株的雄性不育性具有较强恢复效应。

茉莉酸在L-谷氨酸诱导的番茄果实抗性中的作用

为解析植物激素茉莉酸在化学激发子L-谷氨酸诱导抗性机制中的作用,以番茄果实为对象,经0.1 mg/mL L-谷氨酸和0.1 mmol/L茉莉酸甲酯处理后接种链格孢菌孢子悬浮液,观察果实的发病率。采用实时荧光定量PCR方法从转录水平上分析L-谷氨酸对果实茉莉酸合成路径和信号路径上关键基因表达的影响。结果显示:番茄果实经L-谷氨酸处理后其发病率较对照组下降了35%,而在茉莉酸甲酯处理组中,L-谷氨酸与对照组发病率无显著差异;茉莉酸路径上编码脂氧合酶、丙二烯氧化物合酶、丙二烯氧化物环化酶、冠菌素不敏感蛋白1、转录因子MYC2和蛋白酶抑制剂PI-II的基因不同程度地被L-谷氨酸下调表达,同时茉莉酸信号路径的负调控因子JAZ1则被诱导上调表达。综上,在番茄果实与链格孢菌互作中,L-谷氨酸可能通过抑制果实的茉莉酸路径来调控对病原菌的防御反应,这解析了L-谷氨酸作为激发子响应病原菌侵染的抗性机制,也为其商业化应用提供理论依据。

外源茉莉酸甲酯诱导大麦叶斑病抗性研究

【目的】探讨不同浓度外源茉莉酸甲酯(MeJA)诱导大麦抗叶斑病效应差异及其分子机制,为应用MeJA防治大麦叶斑病提供理论依据。【方法】以‘蒙啤麦3号’大麦品种幼苗为材料,设置不接菌(无菌水处理叶片)、接菌(无菌水处理叶片接种麦根腐平脐蠕孢菌)和接菌+MeJA(0.5,1.0,1.5,2.0,2.5mmol/LMeJA喷施叶片后接菌)3组处理,于三叶期调查叶斑病发病情况,并据此筛选最适MeJA浓度,然后测定不接菌、接菌及接菌+MeJA(最适浓度)下不同处理时间叶片的抗氧化酶、抗病相关酶活性、丙二醛含量、渗透调节物质含量以及相关基因表达水平。【结果】(1)叶面喷施外源MeJA提高了大麦对叶斑病的抗性,1.5mmol/LMeJA处理叶片的病情指数较对照显著降低19.03%,诱导抗性效果最佳;(2)与单独接菌处理相比,1.5mmol/LMeJA处理大麦叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性均显著提高,而其丙二醛、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量显著降低,同时受MeJA调控转录因子及编码抗病相关酶的基因表达量显著上调。【结论】外源喷施1.5mmol/LMeJA通过调节抗病相关酶活性和渗透调节物质含量,以及调控抗病相关酶基因及茉莉酸信号途径关键转录因子基因表达,进而提高大麦植株的叶斑病抗性。

基于全长转录组测序的掌叶大黄bZIP基因家族鉴定分析

bZIP转录因子在调控植物生长发育、次生代谢产物合成以及胁迫响应中发挥着重要作用。本研究基于全长转录组测序分析,系统筛选掌叶大黄(Rheum palmatum)bZIP基因家族,分析其编码蛋白的理化性质、保守基序及系统进化等特性,利用RNA-seq进行基因组织表达分析和茉莉酸甲酯(MeJA)处理基因表达分析。结果表明,掌叶大黄bZIP基因家族有63个成员(RpbZIP1~RpbZIP63);根据其与拟南芥(Arabidopsis thaliana)bZIP系统发育关系被分为A~I和K、S等11个亚族;RpbZIPs基因主要编码不稳定的亲水蛋白,均定位于细胞核;RpbZIPs蛋白二级结构主要为α螺旋和无规卷曲。基于RNA-seq数据,筛选出掌叶大黄根及根茎中高表达且响应MeJA的RbZIP16、RpbZIP17、RpbZIP61等6个基因,qPCR验证了其中4个与转录组测序表达结果一致。本研究系统分析掌叶大黄bZIP基因家族,为后续进一步研究基因功能及大黄次生代谢转录调控机制提供了科学依据。

茉莉酸甲酯对猕猴桃果实抗葡萄座腔菌过程中能量代谢和膜脂代谢的影响

【背景】由葡萄座腔菌(Botryosphaeria dothidea)引起的软腐病是猕猴桃果实贮藏期的重要病害,对猕猴桃产业造成了严重的经济损失。茉莉酸甲酯(MeJA)是一类广泛存在于植物体内的生物信号分子,前期研究发现MeJA能够有效诱导猕猴桃果实抵御B.dothidea的侵染。【目的】分析MeJA对果实能量代谢和膜脂代谢的影响,深入解析MeJA介导的猕猴桃果实抗病机理。【方法】以‘红阳’猕猴桃(Actinidia chinensis cv.Hongyang)为试验材料,分3组进行试验:接种组(Inoculation),果实不经过MeJA处理,但接种B.dothidea;MeJA+接种组(MeJA+inoculation),果实经过0.1 mmol·L^(-1)MeJA熏蒸处理24 h并接种B.dothidea;对照组(Control),不作任何处理,即未经MeJA处理且不接种B.dothidea。所有果实于培养箱((20±1)℃、相对湿度90%—95%)中贮藏8 d。利用2,7-二氯二氢荧光素乙酰乙酸(H2DCFDA)染色分析果实活性氧(ROS)积累情况,测定丙二醛(MDA)含量和相对电导率,分析磷脂酶D(PLD)、脂肪酶(LPS)、脂氧合酶(LOX)、琥珀酸脱氢酶(SDH)、苹果酸脱氢酶(MDH)、H^(+)-ATP酶(H+-ATPase)、Ca^(2+)-ATP酶(Ca^(2+)-ATPase)和细胞色素C氧化酶(CCO)活性及其相应基因的表达,利用高效液相色谱仪(HPLC)检测三磷酸腺苷(ATP)、二磷酸腺苷(ADP)、单磷酸腺苷(AMP)、草酰乙酸和延胡索酸的含量,并对接种组和MeJA+接种组猕猴桃果实膜脂代谢和能量代谢指标进行相关性分析。【结果】与接种组相比,MeJA处理抑制了接种B.dothidea果实中活性氧(ROS)的过量累积,减缓了膜脂过氧化程度,并有效降低了PLD、LPS和LOX活性及AcLOXs、AcPLD和AcLPS的表达,但提高了SDH、MDH、H^(+)-ATPase、Ca^(2+)-ATPase和CCO的活性及AcSDH、AcMDH、AcH^(+)-ATPase、AcCa^(2+)-ATPase和AcCCO转录水平,促进了ATP、ADP、草酰乙酸和延胡索酸的产生,延缓了果实能荷的下降,保障了果实抵御病原菌所需的能量。相关性分析表明,猕猴桃果实膜脂代谢与ROS的积累呈正相关,而与能荷呈负相关。【结论】MeJA诱导猕猴桃果实对B.dothidea的抗性与其调控果实能量水平和减缓ROS参与的膜脂代谢进程有关。

苗期喷施茉莉酸甲酯对香稻品种象牙香占香气的影响

茉莉酸甲酯能够提高植物的抗逆境胁迫能力,但在对香稻香气物质2-乙酰基-1-吡咯啉(2-AP)的影响研究还鲜有报道。以香稻品种象牙香占为试验材料,设置茉莉酸甲酯3种喷施浓度(0.25、0.50和1.00 mmol/L),研究苗期喷施对香稻幼苗2-AP合成与累积、香气前体物质含量、香气相关酶活性、香气相关基因表达量调控、抗性酶活性变化和秧苗素质的影响。结果表明,与对照(CK)相比,喷施适当的茉莉酸甲酯浓度(0.50~1.00 mmol/L),香稻幼苗2-AP含量增加,香气合成前体物质1-吡咯啉、丙酮醛和1-吡咯啉-5-羧酸(P5C)含量提高,二胺氧化酶2基因(DAO4)、鸟氨酸转氨酶基因(OAT)和脯氨酸脱氢酶基因(ProDH)表达量提升。茉莉酸甲酯处理还提高了香稻秧苗素质,增加了抗性酶活性,提高了抗氧化能力。适度的茉莉酸甲酯能提高香稻2-AP含量和秧苗素质,归因于相关酶活性和基因表达量的提高。

Transcription factor OsSPL10 interacts with OsJAmyb to regulate blast resistance in rice

Transcription factors(TFs)play essential roles in transcriptional reprogramming during activation of plant immune responses to pathogens.OsSPL10(SQUAMOSA promoter binding protein-like10)is an important TF regulating trichome development and salt tolerance in rice.Here we report that knockout of OsSPL10 reduces whereas its overexpression enhances rice resistance to blast disease.OsSPL10 positively regulates chitin-induced immune responses including reactive oxygen species(ROS)burst and callose deposition.We show that OsSPL10 physically associates with OsJAmyb,an important TF involved in jasmonic acid(JA)signaling,and positively regulates its protein stability.We then prove that OsJAmyb positively regulates resistance to blast.Our results reveal a molecular module consisting of OsSPL10 and OsJAmyb that positively regulates blast resistance.

茉莉酸甲酯类生长调节剂对‘蛇龙珠’葡萄果实品质及脂氧合酶代谢途径的影响

以‘蛇龙珠’葡萄果实为试材,通过测定其基本理化指标,筛选茉莉酸甲酯(methyljasmonate,MeJA)类物质最适浓度,同时结合顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术及酶联免疫吸附试验分析MeJA类物质响应的挥发性关键代谢物及关键酶活性,探究采前MeJA类物质处理对‘蛇龙珠’葡萄果实品质及脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)代谢途径中绿叶挥发物的影响。结果表明,与对照组相比,0.1 mmol/L MeJA和5 mmol/L二氢茉莉酸甲酯处理可显著提高‘蛇龙珠’葡萄果实百粒质量、总糖质量浓度、可溶性固形物质量分数、pH值、总酚及总花色苷含量,在采收期时分别提高了10.24%、27.83%、28.24%、4.80%、77.63%、85.29%和9.15%、24.01%、24.41%、8.30%、69.21%、71.57%,果实可滴定酸质量浓度分别降低40.0%及30.24%,果实品质得到显著提高和改善。此浓度处理后,‘蛇龙珠’葡萄果实C6类化合物含量明显提高,更加突出其果实香气的典型性。同时,LOX代谢途径中各个关键酶活性与代谢产物之间具有显著相关性,说明较适浓度的MeJA类物质处理对‘蛇龙珠’葡萄果实中绿叶挥发物的积累具有积极作用。

茉莉酸调控马铃薯离体块茎发育的主要代谢物变化

【目的】茉莉酸(jasmonic acid,JA)是马铃薯块茎发育过程中重要调控激素之一,研究JA调控块茎发育机理将为块茎产量及品质性状形成提供重要理论基础。【方法】采用马铃薯离体匍匐茎作为供试材料,外源添加JA(0、0.5、5和50μmol·L^(-1))处理,分析JA诱导离体块茎表型形态、组织显微结构、碳水化合物积累及蛋白质组变化。【结果】随JA处理浓度升高,单个匍匐茎形成块茎数目、块茎直径及干鲜重、环髓区细胞面积、淀粉及可溶性糖含量在0.5和5μmol·L^(-1)JA处理后逐渐增加(P<0.05),而50μmol·L^(-1)JA处理后块茎直径及干鲜重、淀粉含量显著减少(P<0.05);脂氧合酶活性随JA浓度升高逐渐降低(P<0.05)。采用双向凝胶电泳(2-DE)和MALDI-TOF/TOF-MS质谱技术鉴定到JA调控块茎发育密切相关的35个差异表达蛋白质(P<0.05且差异表达倍数≥2.5倍),主要涉及生物能量与代谢(28.6%)、细胞防御(28.6%)、蛋白质生物合成与贮藏(11.4%)、信号转导(8.6%)、转录(8.6%)、未知功能(8.6%)和混杂(5.6%)。通过聚类分析将这些蛋白质差异表达模式聚为三类:第一类包括17个蛋白质,在0.5μmol·L^(-1)JA处理后下调表达,而在5μmol·L^(-1)JA处理后上调表达,主要参与生物能量与代谢、蛋白质生物合成与贮藏、信号转导、转录;第二类包括10个蛋白质,随JA浓度升高上调表达,主要参与细胞防御、生物能量与代谢、转录;第三类包括8个蛋白质,JA处理后均下调表达,主要参与生物能量与代谢、细胞防御、蛋白质生物合成与贮藏。【结论】低浓度JA(0.5和5μmol·L^(-1))主要通过诱导块茎环髓区细胞膨大、细胞内蔗糖及多糖积累、细胞防御能力来促进块茎形态建成,而高浓度JA(50μmol·L^(-1))则表现为抑制作用。

Basal defense is enhanced in a wheat cultivar resistant to Fusarium head blight

Fusarium head blight(FHB),mainly caused by the fungal pathogen Fusarium graminearum,is one of the most destructive wheat diseases.Besides directly affecting the yield,the mycotoxin residing in the kernel greatly threatens the health of humans and livestock.Xinong 979(XN979)is a widely cultivated wheat elite with high yield and FHB resistance.However,its resistance mechanism remains unclear.In this study,we studied the expression of genes involved in plant defense in XN979 by comparative transcriptomics.We found that the FHB resistance in XN979 consists of two lines of defense.The first line of defense,which is constitutive,is knitted via the enhanced basal expression of lignin and jasmonic acid(JA)biosynthesis genes.The second line of defense,which is induced upon F.graminearum infection,is contributed by the limited suppression of photosynthesis and the struggle of biotic stress-responding genes.Meanwhile,the effective defense in XN979 leads to an inhibition of fungal gene expression,especially in the early infection stage.The formation of the FHB resistance in XN979 may coincide with the breeding strategies,such as selecting high grain yield and lodging resistance traits.This study will facilitate our understanding of wheat-F.graminearum interaction and is insightful for breeding FHB-resistant wheat.

外源茉莉酸对脂氧合酶基因LOX3敲除的粳稻防御响应的影响

【目的】揭示外源茉莉酸(Jasmonic acid,JA)对脂氧合酶基因LOX3敲除水稻株防御响应的影响,为利用外源JA等激发子提高农作物因抗性相关基因丧失导致的水稻防御响应降低问题提供基础数据。【方法】以感病粳稻丽江新团黑谷(LTH)及其LOX3敲除水稻株系(Δlox3#1、Δlox3#10和Δlox3#20)为材料,开展水稻株高、分蘖数和百粒重等表型分析、过氧化物酶(POD)、活性氧(ROS)和木质素等抗菌化合物活性(含量)测定,以及防御相关基因表达分析;进一步对供试水稻进行稻瘟菌接种,调查供试水稻稻瘟病症状,检测稻瘟菌接种水稻中抗菌化合物活性(含量)及防御相关基因表达等,并观察稻瘟菌在水稻中的侵染进程;在此基础上,使用外源JA处理稻瘟菌接种36和48 hpi时的Δlox3敲除水稻株和LTH,分析JA对水稻稻瘟病症状及稻瘟菌侵染的水稻中抗菌化合物活性(含量)和防御相关基因表达等的影响,同时观察JA对稻瘟菌侵染进程的影响。【结果】Δlox3敲除水稻株种子发芽速度快于野生型,但株高、分蘖数和百粒重等与野生型相近;稻瘟菌接种的Δlox3敲除水稻株稻瘟病症状较稻瘟菌接种的野生型水稻严重,且胼胝质数、POD活性及木质素含量降低,ROS含量和死细胞数增加,OsWRKY45、OsPR1a和OsPOX1基因下调幅度和稻瘟菌菌丝定殖量明显高于稻瘟菌接种野生型水稻;外源JA可有效减缓稻瘟菌接种36和48 hpi的Δlox3敲除水稻株稻瘟病症状,且JA提高了稻瘟菌接种36和48 hpi的Δlox3敲除水稻株中胼胝质数、POD活性和木质素含量以及防御相关基因OsWRKY45、OsPR1a和OsPOX1表达水平,而降低了OsRbohB表达量及ROS含量和细胞死亡数,同时限制了稻瘟菌菌丝扩展;其中JA对稻瘟菌接种48 hpi的Δlox3敲除水稻株稻瘟病症状减轻效果优于JA对稻瘟菌接种36 hpi的Δlox3敲除水稻株,主要体现在JA使稻瘟菌接种48 hpi的Δlox3敲除水稻株中抗菌化合物增加幅度、防御相关基因表达水平、细胞死亡数和稻瘟菌菌丝扩展受限等优于JA处理稻瘟菌接种36 hpi的Δlox3敲除水稻株。【结论】LOX3基因敲除提升了水稻种子发芽速度而降低了水稻抗瘟性,外源JA则减缓LOX3敲除导致的水稻防御响应降低,提高了水稻抗瘟性。JA在减缓农作物因抗性基因持久性短而造成的抗性降低或丧失方面具有潜在的应用前景。

Rice gene OsUGT75A regulates seedling emergence under deep-sowing conditions

Poor seedling emergence is a challenge for direct seeding of rice under deep-sowing field conditions.Here we reveal that UDP-glucosyltransferase OsUGT75A promotes rice seedling emergence under deepsowing conditions by increasing shoot length.Expression of OsUGT75A was higher in the middle regions of the shoot and in shoots under deep-sowing conditions.Levels of free abscisic acid(ABA)and jasmonates(JA)were higher in shoots of OsUGT75A mutants than in those of wild-type plants,and OsUGT75A mutants were more sensitive to ABA and JA treatments.Reduced shoot length was attributed to higher ABA INSENSITIVE 3(OsABI3)expression and lower JASMONATE-ZIM domain protein(OsJAZ)expression in shoots.Shoot extension by OsUGT75A is achieved mainly by promotion of cell elongation.An elite haplotype of OsUGT75A associated with increased shoot length was identified among indica rice accessions.OsUGT75A acts to increase seedling emergence under deep-sowing conditions.

OsOPR10正调控水稻对稻瘟病和白叶枯病的抗性

【目的】茉莉酸(Jasmonic acid,JA)在植物生长发育和应对(非)生物胁迫中发挥重要功能,12-氧-植物二烯酸还原酶(12-oxo-phytodienoic acid reductase,OPR)是JA生物合成途径中的关键酶。创制OsOPR10转基因水稻,进行稻瘟病和白叶枯病抗性分析,揭示OsOPR10调控水稻抗病的分子机制,有望为水稻抗病育种提供种质资源。【方法】构建OsOPR10的CRISPR/Cas9敲除载体和过表达载体,并分别利用农杆菌介导转化野生型水稻日本晴(Nipponbare,NPB),获得OsOPR10敲除和过表达转基因水稻。对转基因后代进行抗病性、活性氧(ROS)爆发、水杨酸(salicylic acid,SA)与茉莉酸(JA)途径基因表达模式分析。利用激光共聚焦显微镜观察OsOPR10的亚细胞定位,酵母双杂交实验和荧光素酶互补实验获取OsOPR10的互作蛋白。【结果】获得OsOPR10纯合的敲除和过表达植株。接菌试验结果表明,OsOPR10过表达植株对稻瘟病和白叶枯病抗性更强。在几丁质(chitin)和细菌鞭毛蛋白(flg22)诱导后,OsOPR10过表达植株的ROS积累量明显高于野生型。qRT-PCR结果显示,在接种稻瘟菌12h后,OsOPR10过表达植株中JA通路基因(OsAOS2、OsAOC)和SA通路基因(OsPR1a、OsPAL1)较NPB表达上调。亚细胞定位结果显示,OsOPR10蛋白定位于叶绿体。通过酵母双杂交试验获取OsOPR10的互作蛋白OsCYP28。【结论】OsOPR10受稻瘟病菌和白叶枯菌以及外源茉莉酸甲酯与SA诱导。OsOPR10参与了病原菌分子模式触发的免疫途径(PTI),并且正调控水稻对稻瘟病和白叶枯病的抗性。此外,OsOPR10可能通过JA和SA途径介导水稻抗病反应。OsOPR10蛋白定位于叶绿体,与OsCYP28蛋白存在互作。

Overexpression of auxin/indole-3-acetic acid gene MdIAA24 enhances Glomerella leaf spot resistance in apple(Malus domestica)

Auxin is throughout the entire life process of plants and is involved in the crosstalk with other hormones,yet its role in apple disease resistance remains unclear.In this study,we investigated the function of auxin/indole-3-acetic acid(IAA)gene Md IAA24 overexpression in enhancing apple resistance to Glomerella leaf spot(GLS)caused by Colletotrichum fructicola(Cf).Analysis revealed that,upon Cf infection,35S::Md IAA24 plants exhibited enhanced superoxide dismutase(SOD)and peroxidase(POD)activity,as well as a greater amount of glutathione(reduced form)and ascorbic acid accumulation,resulting in less H_(2)O_(2)and superoxide anion(O_(2)^(-))in apple leaves.Furthermore,35S::Md IAA24 plants produced more protocatechuic acid,proanthocyanidins B1,proanthocyanidins B2 and chlorogenic acid when infected with Cf.Following Cf infection,35S::Md IAA24 plants presented lower levels of IAA and jasmonic acid(JA),but higher levels of salicylic acid(SA),along with the expression of related genes.The overexpression of Md IAA24 was observed to enhance the activity of chitinase andβ-1,3-glucanase in Cfinfected leaves.The results indicated the ability of Md IAA24 to regulate the crosstalk between IAA,JA and SA,and to improve reactive oxygen species(ROS)scavenging and defense-related enzymes activity.This jointly contributed to GLS resistance in apple.

茉莉酸甲酯对平邑甜茶光合、根构型及氮吸收的影响

茉莉酸甲酯能够明显影响果树的生长发育。为探索茉莉酸甲酯(MeJA)在苹果树生长发育中的作用,以苹果砧木平邑甜茶幼苗为试材,采用水培法开展叶面喷施茉莉酸甲酯对平邑甜茶光合、根系构型及氮素吸收的影响研究。结果显示,喷施茉莉酸甲酯能促进平邑甜茶植株生长、改善根构型及增强根活力、提高叶片叶绿素含量与净光合速率,影响根系对氮素等养分的吸收利用。中等浓度(2.5μmol·L^(-1))喷施效果最显著,而喷施高浓度(250μmol·L^(-1))的茉莉酸甲酯对植株生长、光合作用等有一定抑制作用。

Gh_D11G050000参与棉花黄萎病抗性的功能分析

【目的】克隆Gh_D11G050000基因,解析其在棉花黄萎病抗性反应中的功能和作用机制,为开展棉花抗病分子育种提供理论依据。【方法】利用生物信息学方法分析Gh_D11G050000基因的序列特征和系统进化关系。通过实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)分析该基因的表达模式以及大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)侵染后的表达量变化。利用病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)技术初步验证该基因的功能。通过转录组测序分析和相关基因的表达量测定初步解析其抗病机制。【结果】Gh_D11G050000与Gh_A11G049600和Gr_11G034620蛋白的亲缘关系最近。qRT-PCR分析发现,Gh_D11G050000在棉花根部的表达量最高;该基因的表达量在大丽轮枝菌侵染后显著增加。Gh_D11G050000沉默植株对大丽轮枝菌的抗性减弱,具体表现为茎秆维管束褐变加重,有病菌繁殖的茎段数量明显增加,病株率和病情指数显著升高。转录组及qRT-PCR分析表明,Gh_D11G050000沉默棉株中茉莉酸、乙烯信号通路和木质素合成途径中相关基因的转录水平降低。【结论】Gh_D11G050000通过影响木质素合成基因、茉莉酸和乙烯信号通路相关基因的表达正调控棉花对黄萎病的抗性。