苹果和梨抗病相关基因的诱导与表达分析

该研究结合蔷薇科数据库,经多序列比对、表达分析和验证,筛选了苹果和梨抗病反应Marker基因及其检测引物,并以腐烂病抗性资源杜梨和东北山荆子悬浮细胞为材料,经20%腐烂病菌(Vp)代谢物处理,采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析Marker基因对腐烂病信号响应的表达模式,为苹果、梨抗病反应的快速检测和杜梨抗腐烂病机理的系统研究奠定基础。结果显示:(1)经检索比对共筛选出水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、乙烯(ET)、系统获得型抗性(SAR)反应、病原相关分子模式激发的免疫反应(PTI)、植保素和防御相关等信号的15个Marker基因及其对应引物。(2)各处理cDNA浓度采用100 ng·μL^(-1)时Cq值均介于18~25,且PCR扩增效率高,表明所选的15个Marker基因的引物均可准确反映抗性反应的激活状况,可作为各自信号通路的Marker基因。(3)与对照相比,Vp代谢物处理后杜梨悬浮细胞中ROS的积累随处理时间的延长呈逐渐显著上升的趋势,并于处理6 h时,ROS信号值达到对照的3.2倍,表明Vp代谢物会激活体内的免疫反应(PTI),进而导致植物体内ROS的爆发。(4)RT-qPCR验证分析显示,Vp代谢物处理后,杜梨悬浮细胞中SA、JA、PTI、SAR、R基因、植保素、防御相关等信号通路的Marker基因都呈上调表达趋势,其中,SA、JA和SAR通路的Marker基因ChiV(Chitinase class V)、LOX1(Lipoxygenase 1)和PR4(Pathogenesis-Related 4)及防御相关基因PAL1(Phe Ammonia Lyase 1)的表达上调最为明显,最高分别可上升至对照的1718、691、6369和1072倍,表明杜梨受到Vp代谢物胁迫时,主要激活了植物体内的SA、JA、SAR和防御相关信号通路的基因,进而能够抵御病原的进一步入侵。研究发现,SA、JA、SAR和防御反应等信号参与了杜梨对腐烂病胁迫的响应,进而提高其抗病性。