csi-miR399响应柑橘溃疡病菌侵染的表达模式及其抗病性分析

【目的】明确csi-miR399响应柑橘溃疡病菌(Xanthomonas citri subsp.citri,Xcc)侵染的表达模式,筛选其靶基因,进而分析csi-miR399与寄主Xcc抗性的相关性,为柑橘溃疡病抗性种质的创制打下基础。【方法】分别以柑橘溃疡病抗性品种四季橘(Citrus microcarpa)和感病品种纽荷尔脐橙(Citrus sinensis)为试材,通过茎环qPCR方法分析csi-miR399在叶片离体注射Xcc 1、3和5 d时的表达量变化,明确抗/感品种中csi-miR399响应Xcc侵染的表达模式;利用在线软件psRNATarget预测csi-miR399的靶基因,并通过qPCR分析候选靶基因在接种Xcc柑橘叶片和瞬时表达csi-miR399叶片中表达量的变化;克隆csi-miR399前体基因序列,通过同源重组方法构建病毒表达载体pCLBV202-MIR399,根癌农杆菌介导的真空浸润法接种尤力克柠檬(Citrus limon),通过qPCR分析csi-miR399表达量;进而采用离体叶片针刺法接种Xcc,观察发病症状,统计病情指数,分析csi-miR399过表达对Xcc抗性的影响。【结果】接种Xcc后,csi-miR399在抗病品种四季橘中的表达呈现先下降再上升的趋势,而在感病品种纽荷尔脐橙中的表达呈持续下降趋势。接种Xcc 5 d时,csi-miR399在四季橘与纽荷尔脐橙中的表达量分别是健康对照的4.64倍和7.61%,初步表明csi-miR399与柑橘的溃疡病抗性相关。从13个预测靶基因中筛选鉴定了csi-miR399的3个靶基因Cs2g06030、Cs7g03830、Cs8g18800,分别编码泛素偶联酶PHO2、未知蛋白和漆酶。利用构建的病毒表达载体pCLBV202-MIR399获得过表达csi-miR399的柠檬植株(Y37、Y41和Y57),与空载体对照pCLBV202接种植株(L35)相比,Y37、Y41和Y57中csi-miR399表达量显著增加,接种Xcc后的溃疡病病斑面积显著减小,病情指数显著降低(P<0.01),表明csi-miR399过表达显著提高了柠檬的溃疡病抗性。【结论】csi-miR399与柑橘的溃疡病抗性密切相关,过表达csi-miR399显著提高柑橘对溃疡病的抗性,可应用于柑橘抗溃疡病的分子育种。

果树病毒载体研究进展

植物病毒载体作为重要的研究工具被广泛运用于蛋白表达、基因沉默等研究,当前普遍使用的是以烟草花叶病毒载体等为代表的草本植物病毒载体,但其大多不能侵染果树,且稳定性较差,容易丢失插入的外源基因,因此该类载体无法满足果树等多年生植物研究的需要。近年来新兴的果树病毒载体可解决这些难题,为此作者对果树病毒载体的研究进展和发展方向进行综述。当前国内外取得的研究成果主要包括:(1)通过掌握柑橘衰退病毒、柑橘叶斑病毒、李痘病毒、苹果潜隐球形病毒、葡萄病毒A和葡萄卷叶伴随病毒等果树病毒的传播途径、寄主范围、致病力分化、基因功能和表达策略等特性,采用体外转录或农杆菌介导的方式获得了上述果树病毒的全长侵染性克隆。在此基础上,通过在病毒外壳蛋白基因与其邻近的上游基因之间插入外源基因(包括荧光蛋白基因和β-葡萄糖醛酸酶基因等报告基因),并用该病毒外壳蛋白基因的启动子或其他异源启动子驱动外源基因表达的方式,将上述6种果树病毒的全长侵染性克隆改造成为病毒载体;(2)运用果树病毒载体明确了柑橘衰退病毒、柑橘叶斑病毒、李痘病毒、苹果潜隐球形病毒和葡萄卷叶伴随病毒在植株中的分布、移动规律,及其在细胞中的定位。探寻了柑橘衰退病毒在大翼来檬上产生茎陷点症状的原因,以及交叉保护防治柑橘衰退病的主要机理。果树病毒载体还被作为病毒诱导的基因沉默载体用于基因功能和防病研究;(3)通过选用本地已经存在,且无虫传能力的弱毒株,以及对控制病毒致病和媒介传播能力的基因进行敲除、突变可以解决果树病毒载体研发过程中所遇到的安全风险。由于有些果树病毒仅分布于植株的韧皮部,因此限制了其作为病毒载体在植株中表达外源基因的范围,但由这类果树病毒构建的病毒载体稳定性极高,并且通过添加分泌信号肽基因等方式可以扩大表达产物在植株中的分布和作用范围,因此其在果树病毒研究方面仍然具有很高的应用价值。此外,采用不同病毒来源的异源启动子代替同源重复区来驱动外源基因的表达,可以进一步提高果树病毒载体的稳定性。