一个阿罗酸脱水酶调控拟南芥对白粉病的抗性及盐胁迫响应

白粉病是一种具有广泛宿主的病害,每年给农业生产造成巨大损失。植物对白粉病的抗性主要由水杨酸途径介导,而水杨酸途径的激活常伴随严重的生长缺陷及作物减产。拟南芥pmr5突变体是一个不依赖于水杨酸途径的抗白粉病突变体,pmr5,ps8为其回复突变体,表现为感病表型。为了解析pmr5突变体抗病机制,寻找下游关键基因,我们采用传统图位克隆与全基因组测序辅助的图位克隆的方法克隆ps8突变,发现一个阿罗酸脱水酶ADT2 (Arogenate Dehydratase 2)的突变造成了pmr5;ps8的感病表型。前人报道ADT2作为苯丙氨酸合成途径的一个重要基因,调控植物对盐胁迫响应和花青素的积累等多个生物学过程。本研究首次发现ADT2也参与抗病调控。找到不依赖于水杨酸途径的抗白粉病关键基因,有助于培育不依赖于水杨酸途径的抗病作物,力争在抗病的前提下避免作物减产,同时培育多抗作物。

茄子果色相关阿罗酸脱水酶基因的鉴定与表达分析

花青苷合成是植物苯丙烷类代谢途径的重要部分,苯丙烷代谢的前体物质苯丙氨酸合成最后一步反应的阿罗酸脱水酶(arogenate dehydratase,ADT)被认为是影响苯丙氨酸可用率的关键酶。本研究根据茄子基因组数据库基因注释检索ADT基因,并将茄子ADT基因氨基酸序列和拟南芥ADT基因编码的氨基酸序列进行同源比对、进化树分析;然后选取了6种不同果皮颜色的茄子自交系为试材,利用qPCR技术分析了ADT基因家族各成员在不同茄子果皮中的表达模式。结果表明,在茄子全基因组水平上鉴定到5个ADT基因,除SmADT3外,其余4个ADT基因编码的氨基酸序列高度保守。进化树分析表明,茄子SmADT2和SmADT5聚为1类,SmADT1和SmADT4聚为1类;其次,茄子SmADT1和拟南芥AtADT1高度同源,茄子SmADT4和拟南芥AtADT2高度同源。基因表达分析发现5个茄子SmADT基因在6种不同颜色果皮中均有表达,其中紫色品种中的表达量和花青苷合成关键酶基因SmANS、SmF3’5’H、SmDFR的表达趋势相同。相关性分析表明仅有SmADT2基因的表达量和6种茄子的果皮花青苷相对含量呈正相关。根据上述结果可推测SmADT2基因可为茄子花青苷合成的关键酶--阿罗酸脱水酶基因。