etr1-1在矮牵牛中诱导表达可提高叶片对灰霉病的抗性

【目的】研究etr1-1诱导表达对矮牵牛抗灰霉病的作用。【方法】以转GVG:etr1-1矮牵牛为材料,地塞米松(DEX)处理,接种灰霉病菌,通过调查发病程度和定量半定量基因表达分析揭示etr1-1在矮牵牛抗灰霉病中的作用。【结果】与对照叶片相比,DEX处理的矮牵牛叶片表现出延缓衰老和减轻病害的症状。接种病原菌后,DEX处理的叶片发病率增加比例为0,对照叶片为66.77%;DEX处理的叶片平均病斑扩展速率为4.69 mm·d-1,对照叶片为6.29 mm·d-1。qRT-PCR和semi-qRT-PCR基因表达分析表明,DEX处理的叶片etr1-1与Bcact表达呈相反趋势。在DEX处理叶片中,DEX诱导了叶片etr1-1表达,随着诱导时间延长,基因相对表达量上升,诱导后第3天达到最大,无菌水接种叶片的表达量是病原菌接种叶片的10.71倍。DEX处理的叶片,Bcact在接种后第1天表达量最大;对照叶片,Bcact在接种后第2天表达量最大;其中处理叶片Bcact的最大表达量比对照叶片降低了20倍。在DEX处理的叶片上随着etr1-1表达增强,Bcact表达量下降。DEX处理的叶片,CP10仅在接种后第3天轻微表达;对照叶片上,随接种时间延长,CP10表达量上升,接种后第3天达到最大,处理最大表达量比对照降低了23.6倍。随接种时间延长,DEX处理的叶片和对照叶片,ACO表达均先升高后降低,在第2天达到最大,处理叶片上最大表达量仅为6.75,比对照低7.33倍。DEX处理的叶片,乙烯途径基因ETR2、ERS1、EIL1和EIN2表达受到抑制。ERS1和ETR2在DEX处理和对照叶片上均有表达,并在接种后第3天达到最大,但处理的最大表达量比对照低51倍。DEX处理的叶片,接种后第1—2天EIN2表达被抑制,第3天表达上升,在对照叶片上,EIN2表达量随接种时间而增加,第3天达到最大,DEX处理的叶片EIN2最大表达量比对照低31.58倍;DEX处理的叶片和对照叶片,EIL1与EIN2有相似的表达趋势,且DEX处理的叶片EIL1最大表达量低于对照两倍。AOC和COI1在JA生物合成和信号转导途径中起重要作用。DEX处理的叶片,AOC和COI1表达均被减弱,AOC在接种后第1—2天被抑制,第3天表达,对照叶片上,随接种时间延长AOC表达量增加,在第3天达到最大,处理叶片AOC最大表达量比对照低12.96倍;COI1在DEX处理和对照叶片上均有表达,且在第3天表达量最大,DEX处理叶片COI1最大表达量比对照低6.14倍。病原菌侵染植物时,ERFs会被乙烯或JA调控以激活病程相关基因表达。经DEX处理的叶片ERF4表达先升高后降低,第2天表达量最大;对照叶片随接种时间延长ERF4表达量上升,在第3天达到最大;处理最大表达量比对照低2.96倍。无论处理还是对照,ERF8表达量都随接种时间延长而上升,在第3天达到最大,但处理的最大表达量比对照低3.52倍。接种病原菌后,DEX处理的叶片上,所有病程相关基因表达微弱,最大表达量均低于10;而对照叶片上,所有病程相关基因均有表达,并在接种后第3天表达量最大。其中以PR1表达量最大为10 521.11,其次是EX-CHI和OSM,分别为184.95和184.96,Defense1和AC-CHI表达量最小为23.39和14.58。【结论】etr1-1诱导表达通过延缓灰霉病菌引起的叶片衰老,从而提高转基因矮牵牛对灰霉病的抗性。