镁毒害抑制茉莉酸信号通路增加拟南芥对南方根结线虫敏感性的研究

【目的】研究镁毒害胁迫下拟南芥生理过程及响应南方根结线虫侵染的变化及相关分子机理。【方法】以贫营养的蛭石为培养基质,通过盆栽试验分析镁毒害胁迫(15 mmol/L MgCl2)下拟南芥叶绿素合成变化及拟南芥对南方根结线虫侵染抗/感性变化;通过转录组测序策略分析镁毒害胁迫下拟南芥基因上、下调变化关系;对表达差异显著的基因进行实时荧光定量PCR验证。【结果】镁毒害胁迫下,拟南芥叶绿素合成受到显著影响,其叶片叶绿素含量均显著或极显著低于对照(P<0.05或P<0.01)。拟南芥线虫敏感性分析显示:镁毒害处理组接种线虫30 d后,根内发育形成的雌成虫数及根表形成的根结数均显著多于对照(P<0.05),表明镁毒害胁迫增加了拟南芥对南方根结线虫侵染的敏感性。转录组测序结果显示:镁毒害胁迫下,拟南芥中8个与氨基酸、碳水化合物、脂类、维生素和次级代谢产物等代谢相关的基因显著上调;下调基因中,有5个基因均属于信号转导过程,分别涉及茉莉酸生物合成通路和茉莉酸介导的防卫反应通路。实时荧光定量PCR验证表明:分别用2个内参基因校正后,各上、下调基因表达趋势一致,与转录组测序数据吻合。【结论】镁毒害胁迫干扰了拟南芥植株以叶绿素合成为代表的正常生理过程,抑制了拟南芥细胞茉莉酸生物合成和信号传导相关关键基因的表达,增加了拟南芥对南方根结线虫侵染的敏感性。镁可能是参与拟南芥中茉莉酸介导抗南方根结线虫防卫反应的重要矿质元素。

茉莉酸甲酯调控牛大力有效成分积累及相关基因表达

目的:研究外源茉莉酸甲酯(methyl Jasmonate,MeJA)对牛大力有效成分含量的影响,探究其对异黄酮生物合成以及茉莉酸(jasmonate,JA)信号通路关键酶基因的调控模式。方法:以牛大力幼苗为材料,采用HPLC法分析MeJA对有效成分含量的影响,利用Illumina HiSeq平台进行转录组测序,并利用qRT-PCR技术验证相关基因的表达量。结果:外源MeJA诱导提高了牛大力有效成分芒柄花素与高丽槐素的含量。基于牛大力参考基因组数据库,鉴定出20727个差异基因(DEGs),其中9091个为上调基因,主要富集在植物激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢、异黄酮生物合成等代谢通路,qRT-PCR结果验证了转录组测序结果准确可靠。外源MeJA激活了部分异黄酮生物合成和JA信号通路关键酶基因的表达,其中异黄酮生物合成途径基因CHS、HIDs、I3′Hs、VR、PTR、CYP81E7、7IOMT、PTS等呈上调表达;JA信号通路基因LOXs、AOSs、OPR、ACXs、JAZs和MYCs等呈上调表达。结论:牛大力在响应外源MeJA诱导的过程中可激活CHS、HID-1、VR等异黄酮生物合成途径和LOX、MYC等JA信号通路关键酶基因,从而正向调控其有效成分芒柄花素与高丽槐素含量。

贝壳杉烯酸诱导烟草的系统获得性抗性防御番茄斑萎病毒侵染

【目的】番茄斑萎病毒(TSWV)在全球范围内广泛发生,危害多种作物引起严重的经济损失,筛选应用具有高效抑制活性的天然产物是防控TSWV引起的病害有效途径之一。前期研究发现三列叶蟛蜞菊(Wedelia trilobata)中提取的贝壳杉烯酸(AHK)具有抑制TSWV侵染的活性,本研究探明其具体的抑制机制。【方法】通过测定接种TSWV前、后用AHK处理的烟草植株相关防御酶活性以及RT-qPCR检测抗性相关主要代谢通路关键转录因子基因表达量,解析AHK防御TSWV侵染的机制。【结果】AHK在病毒接种前后处理中能诱导超氧化物歧化酶(SOD)活性升高而抑制TSWV的侵染;同时AHK能诱导茉莉酸(JA)通路重要转录因子MYC2、NAC表达量升高,增强了系统获得抗性。【结论】AHK主要通过诱导SOD酶活升高以及诱导JA通路增强寄主系统抗性从而抑制TSWV的侵染,具有作为植物源农药研发的潜力,为TSWV引起的病毒病绿色防控积累基础。

陆地棉2-酮戊二酸依赖型氧化酶GhAOP2-like基因的克隆和功能分析

为了研究棉花中AOP2-like(GhAOP2-like)与抗旱耐盐的相关性,根据河北省农林科学院棉花研究所遗传育种研究室前期获得的蛋白质组数据,利用同源克隆法得到了GhAOP2-like的基因序列,用生物信息学方法对GhAOP2-like蛋白的理化性质、结构、亚细胞定位等进行了分析,利用qRT-PCR技术检测了GhAOP2-like的组织特异性表达以及在干旱、盐和激素处理下的表达量变化。结果显示,GhAOP2-like位于D13染色体上,CDS序列长972 bp,编码323个氨基酸。生物信息学分析发现,GhAOP2-like蛋白的分子式为C_(1654)H_(2525)N_(429)O_(478)S_(19),理论等电点为5.20,不含信号肽和跨膜结构域,定位于细胞质中。聚类分析结果显示,棉花与其他物种中的AOP序列被明显分成2组,但与木槿中AOP序列关系最近。根据qRT-PCR的结果,发现GhAOP2-like在根、茎、叶和发育中的种子中都表达,但在根中表达量最高,并且在干旱、盐、GA_(3)、MeJA和ABA处理下上调表达,但在MeJA处理下表达变化最强烈,说明GhAOP2-like可能通过参与茉莉酸信号通路调节根系的生长从而提高陆地棉的抗逆性。

茉莉酸信号通路中的转录因子对药用植物次生代谢调控的研究进展

莱莉酸类物质作为植物体内源激素，能够诱导萜类、生物碱和黄酮类等多种药用活性成分在植物体内的生物合成，在植物次生代谢过程中发挥着非常重要作用。茉莉酸信号通路中的转录因子能通过与靶基因启动子中的顺式作用元件相互作用，激活或抑制植物次生代谢生物合成途径中多个关键酶基因的表达，有效地启动或关闭次生代谢生物合成途径，调控特定次生代谢产物的生物合成过程，从而影响次生代谢产物的积累。该文主要综述了莱莉酸信号通路中的转录因子（包括AP2／ERFs，bHLH，MYB，WRKY）在植物次生代谢中的调控作用等方面的研究进展，并探讨了转录因子在提高药用活性成分方面的潜在应用价值，为解析茉莉酸信号通路调控植物内的次生代谢过程提供参考和依据。

茉莉酸甲酯对三七叶总黄酮含量及其应答基因表达量的影响

目的 研究茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)对三七叶总黄酮含量的影响,探究其在转录水平上对类黄酮生物合成以及茉莉酸(jasmonate,JA)信号通路关键酶基因的调控模式。方法 使用不同浓度(0、200、400、800μmol/L)的MeJA喷施一年生三七叶片7d,测定植株生物量以及叶片总黄酮含量;基于MeJA处理的一年生三七叶转录组数据,挖掘类黄酮生物合成与JA信号通路中关键酶基因,并分析它们在200μmol/L的MeJA处理7、14 d后的表达模式;使用200μmol/L的MeJA喷施一年生三七叶片,采用实时荧光定量PCR(q PCR)检测类黄酮生物合成与JA信号通路中关键酶基因在处理0、2、4、6、10、14h后的相对表达量。结果 不同浓度MeJA处理均显著提高一年生三七叶总黄酮的含量,但对其生物量的影响并未达到显著水平。外源MeJA诱导了三七中类黄酮生物合成和JA信号通路关键酶基因的表达。其中,类黄酮生物合成基因PAL、C4H、4CL、F3H、FLS和IFS呈现上调表达,而CHS和CHI呈下调表达;JA信号通路基因LOX、AOS、AOC、OPR、ACX、MEP、KAT、JAR1、JAZ和MYC都呈上调表达。研究发现,当三七受到外源MeJA诱导时,JAZ阻遏蛋白介导了JA信号对类黄酮生物合成基因表达模式的影响。结论 外源MeJA对一年生三七叶总黄酮含量的正向调控主要是通过增强JA信号通路基因JAZ和MYC,以及类黄酮生物合成基因PAL、C4H、4CL和IFS的表达来实现的。