一、携带不同抗白叶枯病基因的水稻防卫基因pal和chs的转录特征(论文文献综述)
李传旭[1](2021)在《多抗转基因水稻的培育及不同病虫害抗性基因聚合后抗性评价研究》文中研究表明杂草和病虫害严重威胁着水稻的生产,一旦发生会造成水稻大幅度减产进而造成严重的经济损失。目前防治水稻杂草和病虫害最经济、环保的方法是培育并种植对除草剂和病虫害有抵抗能力的品种。将多个病虫害抗性基因通过基因工程的手段转入水稻品种中,能够增强水稻对除草剂和多种病虫害等的抵抗能力。一方面目前很少有对除草剂、螟虫、褐飞虱、白叶枯病和稻瘟病均有抗性的水稻品种通过基因工程的手段被培育出来。另一方面,不同病虫害抗性基因在水稻中共表达是相互促进增强抗性还是相互拮抗减弱抗性的相关研究报道也比较少。本研究利用一个高效的多基因组装系统将人工合成的除草剂抗性基因I.variabilis-EPSPS*搭配Ubiquitin启动子、白叶枯病抗性基因Xa23*搭配自身启动子PXa23、褐飞虱抗性基因OsLecRK1*搭配Ubiquitin启动子、褐飞虱抗性基因Bph14*搭配CaMV35S启动子、螟虫抗性基因Cry1C*搭配Ubiquitin启动子和稻瘟病抗性基因Pi9*搭配CaMV35S启动子组装到一个TAC载体上,随后将T-DNA区里面所有的病虫害基因利用农杆菌介导的遗传转化方法转入水稻品种Zhonghua11中从而得到了一个农艺性状良好的多抗性转基因水稻材料(“Multi-Resistance Rice,MRR”)。同时,我们构建了相应的单基因转化材料(OE-Cry1C*,OE-Bph14*,OE-Pi9*和ZZ-Xa23*)用于对照。通过对多基因转化材料和单基因转化材料的抗性鉴定以及RNA-seq分析,初步探究了不同病虫害抗性基因共表达存在的互作及其分子机理。主要结果和结论如下:1.依据野生稻来源的病虫害抗性基因序列,将对褐飞虱具有抗性的基因Bph14*和OsLecRK1*、对白叶枯病具有抗性的基因Xa23*以及对稻瘟病具有抗性的基因Pi9*依据栽培稻的密码子偏爱性进行了人工合成。2.利用多基因组装系统TGSII将人工合成的I.variabilis-EPSPS*、Cry1C*、Pi9*、Bph14*、OsLecRK1*和Xa23*搭配相应的启动子组装到一个TAC载体上并通过农杆菌介导的方法转化到粳稻品种ZH11中,得到了一个农艺性状良好的多抗性转基因水稻(“multi-resistance rice”)材料。3.多抗性转基因水稻(“multi-resistance rice”)材料中转入的6个基因能够稳定遗传并且正常表达。4.抗性鉴定结果表明,相比于野生型材料Zhonghua11,多抗性水稻材料的草甘膦、螟虫、褐飞虱、白叶枯病和稻瘟病的抗性得到了显着增强。5.在喷施农药控制病虫害不发生的条件下,MRR和Zhonghua11的农艺性状考查结果表明,虽然MRR在株高和穗长等农艺性状上与对照Zhonghua11存在一些差异,但在单株产量上两者之间没有显着性差异。6.在病虫害严重发生的条件下,MRR和Zhonghua11的农艺性状考查结果显示,MRR的产量显着高于Zhonghua11,说明MRR在田间能有效的抵抗病虫害的侵袭从而避免减产。7.多基因转化材料与单基因转化材料的抗性鉴定结果表明,多基因转化材料的病虫害抗性比相应的单基因材料更高,说明不同的病虫害抗性基因之间存在协同作用从而增强了多基因转化材料的病虫害抗性。8.多基因转化材料和单基因转化材料的RNA-Seq分析结果表明,相比于单基因转化材料,多基因转化材料中病虫害诱导的水稻免疫反应相关基因上调倍数更高。我们推测不同病虫害抗性基因同时表达后,相互之间存在协同作用从而使水稻产生更加强烈的抗性反应从而增强抗性。以上研究结果表明:利用多基因转化策略能够快速培育能抵抗多种生物胁迫的水稻品种从而经济有效的防治有害生物。我们培育的多抗转基因水稻对草甘膦、螟虫、褐飞虱、白叶枯病菌和稻瘟病菌都表现出良好稳定的抗性。在病虫害严重发生的田间条件下,MRR材料能抵御病虫害的侵袭从而避免产量损失,具有很好的应用价值。利用转录组分析的手段初步探究了抗性基因共表达相互作用的分子机理,即不同病虫害抗性基因同时表达后,相互之间存在协同作用从而使水稻产生更加强烈的抗性反应从而增强抗性。为以后其他作物合理搭配抗性基因组合更好的培育多抗性转基因作物提供指导思路。
杨大兵[2](2021)在《全基因背景分子选择改良水稻光温敏核不育系丰39S的病虫抗性》文中进行了进一步梳理水稻稻瘟病、白叶枯病、褐飞虱是我国乃至世界稻区最重要的病虫害,对水稻产量和品质造成严重的危害。两系法杂交水稻是我国南方稻区籼稻杂种优势利用的主要途径之一,也是世界水稻杂种优势利用的发展方向,光温敏核不育系的抗性表现往往直接影响其所配两系法杂交水稻组合的抗性水平。利用已有主效抗病虫基因的聚合进行水稻病虫害抗性的遗传改良是最经济有效而绿色友好的病虫害防控方式。丰39S是合肥丰乐种业股份有限公司培育的籼型光温敏核不育系,具有不育性稳定、株型紧凑、分蘖力强、米质优等诸多特点,所配组合已经大面积推广,但不抗稻瘟病、白叶枯病及褐飞虱。本研究利用以回交育种为主线的全基因组背景分子选择技术,将稻瘟病抗性基因Pi2、白叶枯病抗性基因Xa7和Xa23、褐飞虱抗性基因Bph14和Bph15精准地渗入到“丰39S”遗传背景中,首先创建携带不同抗性基因的单基因导入系,再通过基因聚合培育多抗的光温敏核不育系,获得了一系列以丰39S为遗传背景的抗稻瘟病、抗白叶枯病和抗褐飞虱的新不育系材料。主要研究结果如下:1、为了尽快改良丰39S对稻瘟病的抗性,首先利用回交和分子标记辅助选择技术,将供体亲本华1201S中的稻瘟病抗性基因Pi2快速地导入到丰39S的遗传背景中,创建出2个携带纯合Pi2基因的新株系DB16206-34和DB16206-38。用57个稻瘟病菌株进行的人工接种鉴定表明,DB16206-34和DB16206-38的苗瘟抗谱为94.70%,而受体亲本丰39S的苗瘟抗谱为18.30%;在湖北恩施和宜昌的稻瘟病病区自然诱发鉴定结果表明,新株系及所配的部分杂交组合的叶瘟和穗颈瘟抗性达到中抗以上,较丰39S及所配杂交组合的抗性明显提高。DB16206-34和DB16206-38的育性转换特性、主要农艺性状、稻米品质和所配组合的产量均与丰39S相似。其中DB16206-34被命名为“华634S”,作为抗稻瘟病不育系通过了湖北省农作物品种审定委员会组织的技术鉴定,所配组合“华634S/9311”和“华634S/丰香恢1号”作为抗稻瘟病两系杂交组合参加了湖北省和国家水稻区域试验。2、以携带Pi2基因的DB16206-172(DB16206-34的姐妹系)、携带Xa7基因的华1228S、携带Xa23基因的华1015S、携带Bph14和Bph15基因的华1165S为供体,与丰39S杂交、回交和全基因组背景分子选择,创建了Pi2基因位点插入片段567.0 kb、与丰39S遗传背景相似度99.85%的单基因导入系DBQ18071-414-3-3。用同样方法创建的Xa7、Xa23、Bph14、Bph15单基因导入系分别是DB17174-111-2、DB17207-217-244-8、DBQ18077-3-2-1和DBQ18080-61-407-1,插入片段长度688.4kb-1574.9 kb,与丰39S的遗传背景相似度99.82%-99.60%。抗性鉴定结果表明,DBQ18071-414-3-3(Pi2)抗稻瘟病,DB17174-111-2(Xa7)和DB17207-217-244-8(Xa23)抗白叶枯病,DBQ18077-3-2-1(Bph14)和DBQ18080-61-407-1(Bph15)中抗褐飞虱。生育期、主要农艺性状、稻米品质、育性转换特性均与丰39S相似。因此,可以将建立的单基因系用于后面的多基因聚合系的创建。3、通过将单基因导入系的相互杂交和对目标基因的前景选择,创建了携带Pi2+Xa7+Bph14+Bph15基因的多基因聚合系2个,编号是DB18128-19-164-2和DB18128-19-361-1,4个抗性基因的插入片段累加长度为3689 kb,与丰39S的遗传背景相似度为99.05%;携带Pi2+Xa23+Bph14+Bph15基因的多基因聚合系2个,编号是DB18129-34-268-38和DB18129-34-303-6,4个抗性基因的插入片段累加长度为3974 kb,与丰39S的遗传背景相似度为98.98%。将创建的多基因系用于后面的性状鉴定和组合测配。4、广东省农业科学院植保所的鉴定结果表明,DB18128-19-164-2、DB18128-19-361-1、DB18129-34-268-38和DB18129-34-303-6的苗瘟抗谱是94.12%-97.06%,受体亲本丰39S的苗瘟抗谱是35.29%。在湖北宜昌市远安县望家村稻瘟病区自然诱发鉴定表明,4个多基因聚合系的叶瘟是0级-2级、穗瘟发病率是0%-6%,丰39S的叶瘟是7级、穗瘟发病率是76%。以黄华占为父本与4个多基因聚合系配组的组合,叶瘟是0级-3级、穗瘟发病率是4%-9%,对照组合“丰39S/黄华占”的叶瘟是5级、穗瘟发病率是51%。在湖北恩施州两河村稻瘟病区自然诱发鉴定表明,4个多基因聚合系的叶瘟都是2级,穗瘟发病率是9%-15%,丰39S的叶瘟是8级,穗瘟发病率是100%。5、华中农业大学病圃人工接种PXO61、PXO99、ZHE173、GD1358、Fu J、YN24和He N11等7个白叶枯病菌株的鉴定表明,携带Pi2+Xa23+Bph14+Bph15基因的2个聚合系DB18129-34-268-38和DB18129-34-303-6以及它们与黄华占、五山丝苗配制的组合都高抗7个菌株。携带Pi2+Xa7+Bph14+Bph15基因的2个聚合系DB18128-19-164-2和DB18128-19-361-1抗PXO61、ZHE173、GD1358、Fu J和He N11等5个菌株,不抗其他2个菌株,它们所配的组合抗PXO61、ZHE173、Fu J和He N11等4个菌株,不抗其他3个菌株。而丰39S感6个菌株、中抗1个菌株He N11,丰39S与黄华占、五山丝苗配制的组合对7个菌株均表现感病。6、苗期褐飞虱鉴定结果表明,导入系DBQ18077-3-2-1(Bph14)表现为中抗褐飞虱,导入系DBQ18080-61-407-1(Bph15)和4个聚合株系DB18128-19-164-2、DB18128-19-361-1、DB18129-34-268-38和DB18129-34-303-6对褐飞虱表现为抗级。4个多基因聚合系与同时携带Bph14和Bph15基因的父本配制的杂交组合是抗褐飞虱的,但是与不携带Bph14和Bph15基因的父本配制的杂交组合表现为中抗褐飞虱。成株期褐飞虱鉴定结果表明,2个单基因导入系DBQ18077-3-2-1和DBQ18080-61-407-1、4个多基因聚合系以及它们所配的组合都是抗褐飞虱的。7、人工气候箱和武汉自然条件下分期播种的育性转换特性鉴定表明,单基因导入系和多基因聚合系的育性转换临界温度都是日平均温度22℃-23℃,稳定不育期81 d-86 d,与丰39S的育性转换特性完全一致。8、海南可育期的生育特性、产量、主要农艺性状和稻米品质鉴定表明,创建的导入系的平均播始历期99 d-101 d、单株粒重20.9 g-24.8 g、株高82 cm-88 cm、单株有效穗数9个-10个、平均穗长19 cm-20 cm、每穗总粒数138粒-162粒、结实率60%-73%、千粒重25 g-26 g、整精米率66%-69%、垩白粒率0.0%-0.5%、长宽比2.7-2.9、直链淀粉含量12%-13%、胶稠度89 mm-91 mm,经方差分析比较,各项指标与受体亲本丰39S都没有显着差异。在武汉不育期的生育特性观察表明,导入系的平均播始历期84 d-86 d、主茎叶片数14.0片-14.4片,株高85 cm-87 cm、单株有效穗数8个-9个、平均穗长24 cm-25 cm、每穗总颖花数175朵-192朵,柱头外露率24%-39%,也经方差分析比较,各项指标与受体亲本丰39S都没有显着差异。9、以4个多基因聚合株系DB18128-19-164-2、DB18128-19-361-1、DB18129-34-268-38和DB18129-34-303-6及丰39S为母本、4个两系恢复系五山丝苗、HB17004-7-88、黄华占和HB17010-180-171-1为父本配制了杂交组合,分别在海南和武汉育种试验站进行了3次重复的比产试验结果表明,在海南的小区平均单株产量33 g-39 g,在武汉的小区平均单株产量49 g-51 g。方差分析结果表明,多基因聚合系所配组合的产量与丰39S所配组合的产量没有显着差异。导入系的产量一般配合力与受体亲本丰39S没有差异。综上,通过全基因组背景分子选择育种策略,已经将Pi2、Xa7、Xa23、Bph14和Bph15等不同抗性类型的基因精准地导入到丰39S遗传背景中。培育出来的多基因聚合系的遗传背景与丰39S高度相似,稻瘟病、白叶枯病和褐飞虱抗性明显提高,育性转换特性、生育特性、开花习性、主要农艺性状、稻米品质、产量配合力都与受体亲本丰39S没有显着差异。实现了本研究提出的研究目标,创建的多基因导入系可以替代丰39S用于培育“三抗”的两系杂交水稻新组合。本研究是第一个利用全基因组背景分子选择技术、精准地进行多基因渗入、定向改良多个性状的育种案例。
徐乾坤[3](2021)在《水稻类病斑基因LML11的图位克隆与功能分析》文中研究说明水稻(Oryza sativa L.)作为全球最重要的粮食作物之一。在水稻的整个生长发育进程中常常会遭受周围环境中许多不利因素的影响,比如温度、湿度、光照、及各种病原菌等。这些不利因素通常会导致水稻植株发生ROS爆发、PCD、代谢途径紊乱、胼胝质累积及防卫反应相关基因表达量升高等,从而造成水稻类病斑性状的出现。水稻类病斑突变体通常在其叶片、叶鞘、茎秆或种子上自发形成大小、颜色等各异的坏死斑点。目前已鉴定的水稻类病斑突变体大多都提高了对一些病原菌的抗性,因此,水稻类病斑突变体是研究植物PCD和防卫反应发生机制的良好材料,研究和分析造成水稻类病斑表型产生的基因对了解水稻的抗病机制有重要意义。本研究中的类病斑突变体材料lml11(lesion mimic leaf 11)是通过EMS诱变粳稻品种中花11(ZH11)而来。我们主要对lml11突变体进行了包括表型分析、生理生化分析、种子灌浆、稻米品质、突变体种子发芽分析、抗病性分析、基因的克隆与功能分析、基因表达分析、生物信息学和转录组测序分析等方面的研究。通过这一系列的研究和分析,我们了解了lml11突变体类病斑表型的发生机制及其抗病性能,为水稻类病斑突变体的研究提供了理论参考。主要的研究结果如下:1.lml11突变体的表型特征:lml11突变体从三叶期时就已经表现出了红褐色类病斑性状。在分蘖期,lml11突变体叶片上的病斑更加明显且更为密集。进入抽穗期后,lml11突变体整个植株的叶片在两到三周时间内迅速布满红褐色的斑点,并导致叶片迅速枯死。农艺性状调查发现,lml11突变体的一些主要农艺性状如:株高、分蘖数、穗长、一次枝梗、二次枝梗、每穗粒数、每穗实粒数和结实率都表现出显着地下降。2.lml11突变体的生理生化特征:lml11突变体叶片中光合色素含量(如叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素)与野生型叶片相比呈现出极显着降低。光合速率测定显示lml11突变体叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和胞间CO2的浓度等与野生型叶片相比表现出明显的降低。组织化学染色结果表明,lml11突变体叶片DAB染色后出现褐色沉积,NBT染色后出现蓝色沉淀,H2DCFDA探针染色后叶片气孔处出现绿色荧光;生理指标测定结果显示,H2O2和MDA含量显着升高,CAT酶活显着下降,这些结果均表明lml11突变体的叶片中积累了大量的活性氧。TUNEL检测和彗星实验均显示lml11突变体叶片中存在大量细胞程序性死亡。遮光实验和6-BA处理则证明了黑暗处理条件可以导致lml11突变体叶片中叶绿体的迅速降解,并造成了叶片细胞的快速死亡,表明lml11突变体的类病斑表型可能是黑暗诱导的。3.lml11突变体的灌浆速率和稻米品质:对lml11突变体和野生型不同灌浆时期种子进行调查和统计分析显示,lml11突变体中一部分种子基本没有灌浆,另一部分种子也因为突变体植株叶片的迅速死亡无法完全灌浆。与野生型相比,同一时期lml11突变体灌浆籽粒的鲜重和干重都显着下降。拷种分析显示,lml11突变体的种子除长度外,其宽度、厚度和千粒重都比野生型种子显着下降;lml11突变体的糙米在长度、宽度、厚度和千粒重方面较野生型下降更为显着。种子的灌浆情况和千粒重常影响种子的品质。调查发现,lml11突变体的种子有较多垩白,种子不通透。与野生型相比,lml11突变体种子胚乳的横截面有条柱状突起,淀粉颗粒无棱角,多呈现出球形或无规则形态型,大小各异,淀粉颗粒与颗粒之间存在肉眼可见的缝隙,且排列松散。稻米品质检测显示lml11突变体种子的总淀粉含量、直链淀粉含量和可溶性糖含量都比野生型种子显着下降;lml11突变体种子的糊化温度比野生型显着升高;lml11突变体种子的蛋白质含量较野生型种子明显升高。4.lml11突变体种子发芽分析:LML11基因突变后导致突变体种子无法通过正常的浸种途径发芽。GA处理发现,将lml11突变体种子用1μM、5μM和10μM浓度的GA溶液浸泡后,可以显着提高其发芽率。在GA处理7天后,1μM、和5μM浓度的GA甚至可以将lml11突变体种子的发芽率提高到55%。但10μM浓度的GA对lml11突变体和野生型发芽种子的根长和芽长有一定的抑制作用。5.lml11突变体类病斑性状的形成是由基因突变所致:lml11突变体的类病斑表型受一对单隐性基因控制。我们使用图位克隆的方法将LML11基因定位在11号染色体分子标记M5和M6之间,该区间的物理距离为61.3 kb。测序发现LOC_Os11g40590的CDS上第277个碱基G突变成了碱基A,导致氨基酸序列中第93个氨基酸由缬氨酸转变为了异亮氨酸。将野生型的LML11基因的完整序列导入到lml11突变体中,转基因植株表现出了与野生型类似的表型。将野生型的LML11基因敲除后,转基因植株也出现了类病斑的表型。因此,LOC_Os11g40590即为LML11基因。组织表达实验表明LML11是一个组成型表达基因。GUS转基因染色还显示LML11基因在发芽种子的胚芽中表达,LML11基因在灌浆籽粒中的表达分析显示其在灌浆9天左右时表达量达到最高。亚细胞定位结果表明LML11在细胞质和细胞核中均有表达。6.LML11基因的生物信息学分析:LML11基因的CDS有2793个碱基,编码930个氨基酸。在LML11蛋白氨基酸序列的N端存在一段甘氨酸重复序列,说明LML11蛋白可能属于GRDP。多重序列分析发现LML11蛋白的同源蛋白序列在多个单子叶植物、双子叶植物及苔藓中都有一段保守的未知功能区域,说明这一功能区域在进化的过程中是非常保守的。分析发现突变体中LML11基因的突变位点刚好在这个保守的未知功能区域上,我们推测水稻lml11突变体类病斑表型的产生与该保守未知区域的功能丧失有关。7.lml11突变体的抗病性:与野生型相比,lml11突变体对两个白叶枯菌小种PXO99A和PXOzhe173表现出了很好的抗性。而三个超表达株系对两个白叶枯菌小种PXO99A和PXOzhe173的抗性与野生型相比没有显着性差异。与野生型和三个超表达株系相比,病程相关基因PR1a、PR1b、PBZI、NAC和PAL在lml11突变体中的表达量极显着升高。8.lml11突变体的转录组测序分析:转录组数据显示野生型和lml11的转录组测序质量合格,且样本之间的重复性很好。lml11突变体和野生型的DEGs分析显示,lml11突变体中有2149个基因的表达量下调,有3380个基因的表达量上调;lml11突变体中绝大部分参与植物免疫反应基因的表达量较野生型显着升高。lml11突变体和野生型差异相关基因的GO富集结果显示,包括氧结合(GO:0019825)、新陈代谢过程(GO:0009607)、次生代谢过程(GO:0019748)、胁迫反应(GO:0006950)和激酶活性(GO:0003824)等与ROS积累相关的生物学进程得到了显着性富集。KEGG通路富集结果显示光合作用通路和光合生物中的碳固定通路得到了富集,表明lml11突变体类病斑表型的产生影响了突变体叶片的光合作用。
刘晓丹[4](2020)在《施用硅肥诱导小麦防御菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)的抗性机制研究》文中指出小麦孢囊线虫病在我国广泛存在,黄淮麦区的受害面积和程度尤其严重,对小麦的安全生产造成严重威胁。危害我国小麦的孢囊线虫主要有菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)和燕麦孢囊线虫(Heterodera avenae)两种,自2010年我国河南许昌发现菲利普孢囊线虫的为害以来,其发生面积不断扩大,为害程度日趋严重。硅作为一种诱导因子,在植物抗病性方面具有重要的作用,目前对于硅的诱导植物抗性的报道主要集中在纹枯病、稻瘟病、白粉病等病害上,然而施用硅肥诱导小麦防御孢囊线虫病的作用机制相关研究鲜有报道。本研究的研究对象为小麦,采用室内盆栽试验,硅肥采用拌土的方式施用,孢囊线虫为菲利普孢囊线虫(H.filipjevi)。本研究主要分为三部分进行,试验一:采用施用硅肥与接种孢囊线虫5×2设计,其中5个供硅水平分别为0、0.25、0.5、1、2g/kg,孢囊线虫侵染分为不接虫(Si0、Si0.25、Si0.5、Si1、Si2)和接虫(Si0N、Si0.25N、Si0.5N、Si1N、Si2N)两个水平,接虫2个月后采样,通过测定小麦单株孢囊量、地上部鲜重、地下部鲜重、株高、SPAD值、根系形态和根系活力指标,评价硅肥对小麦抗孢囊线虫病效应的影响并找出抗孢囊线虫病最优的硅肥浓度。试验二:利用试验一筛选出来的最优硅肥浓度进行试验,设置施用硅肥与接种孢囊线虫的两因素两水平完全试验设计,共分为四个处理:不施硅不接虫(CK)、施硅不接虫(Si)、不施硅接虫(N)、施硅接虫(SiN),接虫2个月后采样,通过测试小麦地上部、地下部硅含量、营养物质(可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸)、次生代谢物质(木质素、总酚)和活性氧含量的变化,初步探究施用硅肥对小麦防御孢囊线虫病的生理生化机制。试验三:利用最优硅浓度(0.5 g/kg)进行试验,设置CK、N、Si和SiN四个处理,通过对比接种孢囊线虫条件下不施硅(N)和施硅(SiN)两个处理,在接虫0、12、24、48、72、96h后,小麦抗性相关酶(MDA、LOX、CAT、SOD、PPO、PAL)活性和抗性相关基因(PAL基因、AOS基因、Chi3基因、Glu1基因)表达量的动态变化,选取小麦对接种孢囊线虫反应最敏感时间点,提取该时间点的CK、Si、N、SiN四个处理根系的总RNA,通过RNA-seq对小麦施硅组(SiNvsSi)和对照组(NvsCK)接种孢囊线虫后的差异基因进行分析,进一步从分子层面探讨施用硅肥诱导小麦防御菲利普孢囊线虫的抗性机理,深入揭示施用硅肥提高小麦抗孢囊线虫病的分子机制,为更好地利用诱导抗性相关基因治理作物线虫病害提供理论依据。试验结果如下:(1)添加不同浓度的硅肥后,菲利普孢囊线虫孢囊量均有所减少,小麦生长发育亦有所提高,其中浓度为0.5 g/kg的硅肥处理对小麦生长促进最明显,对菲利普孢囊线虫的抗性效果最好。与对照相比,0.5 g/kg硅肥处理的小麦单株孢囊量减少了 67.74%;地上部鲜重、株高和SPAD值分别显着提高了 55.95%、38.50%和31.58%;地下部鲜重、根总长、根表面积、根体积、根尖数和根系活力分别显着提高了 113.62%、28.81%、37.98%、77.65%、145.87%和 59.46%。(2)用上述结果中筛选出来的最优硅肥浓度0.5 g/kg进行施用硅肥对提高小麦防御菲利普孢囊线虫的生理生化机制探究。研究结果显示,菲利普孢囊线虫侵染后,施硅0.5 g/kg处理的小麦地上部和地下部硅含量比不施硅处理显着高出57.41%和57.49%,硅素在小麦表皮细胞沉积形成“角质-双硅层”结构,提高了小麦的机械抗性;不接种孢囊线虫条件下,与不施硅处理相比,施硅处理的可溶性糖、可溶性蛋白和总酚含量分别显着提高了 44.60%、72.66%和35.55%,即施硅可提高组成型可溶性糖、可溶性蛋白和总酚含量;接虫植株与不接虫植株可溶性糖、游离氨基酸、木质素和总酚含量的差值,随着硅肥的施用而升高,即施硅可提高诱导型可溶性糖、游离氨基酸、木质素和总酚含量;接虫植株与不接虫植株可溶性蛋白和活性氧含量的差值,随着硅肥的施用而降低,即施硅可降低诱导型可溶性蛋白和活性氧含量;因此,施用硅肥通过对小麦硅含量、营养物质、次生代谢物质以及活性氧的影响,从小麦的机械抗性、组成型抗性和诱导型抗性三方面,提高了小麦对孢囊线虫病的抗性,初步明确了硅肥对小麦防御孢囊线虫病的生理生化机制。(3)采用动态取样试验检测了小麦相关防御酶以及抗性基因的变化,结果表明,在小麦接种菲利普孢囊线虫初期,施硅可以通过影响小麦体内代谢,在12 h时提高脂氧合酶(LOX)活性和丙二醛(MDA)含量,随后降低;过氧化氢酶(CAT)活性呈现先降低后升高的趋势;超氧化物歧化酶(SOD)活性、酚类物质相关酶(PPO、PAL)活性均呈现先升高后降低的趋势,且转折点均是在48 h处;施硅处理的PAL基因表达量在接虫12 h后显着上调,而AOS基因和Glu1基因的表达量在接虫48 h后显着上调,Chi3基因在施硅处理条件下接虫12 h时表达量达到最大,而不施硅处理条件下接虫48 h时达到最大。因此,施硅通过对小麦抗性相关酶和抗性相关基因的诱导和调控,从而增强了小麦对孢囊线虫的抗性,且在接虫48 h时,施硅对小麦抗性相关物质变化影响最显着。(4)对上述反应最敏感时间点48h的小麦根样品进行转录组测序分析。结果表明,在施硅和不施硅条件下接种菲利普孢囊线虫前后共同上调的差异基因在KEGG注释分析中显着富集到的Pathway有内质网的蛋白质加工、醚脂代谢、甘油磷脂代谢、糖酵解/糖异生、类黄酮生物合成等;施硅条件下接虫前后特异上调差异基因在KEGG注释分析中显着富集到的Pathway有苯丙素生物合成、植物-病原相互作用、植物激素信号转导、卟啉与叶绿素代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、脲醌和其他萜类-醌生物合成等。施用硅肥通过影响这些代谢通路的基因表达,引起相应的抗性物质变化从而提高了小麦对孢囊线虫病的抗性,揭示了施硅提高小麦抗孢囊线虫病的分子机制。因此,在菲利普孢囊线虫与小麦互作过程中,硅不仅通过物理屏障这一机制起作用,还通过参与调控小麦体内抗病相关信号转导途径中基因的表达,引起一系列生理生化反应,从而起到防御孢囊线虫病的作用。本研究初步明确了施用硅肥提高小麦防御菲利普孢囊线虫的生理生化抗性机制以及分子抗性机制,为深入了解研究外源化合物诱导植物对线虫病害抗性机制奠定了基础。
丁立[5](2020)在《水稻响应病原物侵染的启动子及基因的鉴定与特性分析》文中指出水稻是重要的粮食作物,但是各种病害导致水稻大面积减产,对全球粮食安全造成严重威胁。白叶枯病和稻瘟病是世界范围内水稻生产中最常见的两大病害。利用水稻自身抗病性防治病害,是最经济有效的方法,而这有赖于对水稻抗病性机制有全面的深刻的认识。目前,从公共数据库中可获得水稻全基因组数据以及大量的受白叶枯病菌和稻瘟病菌侵染的转录组数据。充分利用这些大数据资源,揭示水稻响应病原物侵染的分子机制,具有重要的意义。本研究分四部分。第一部分,从水稻基因组中挖掘出病原物诱导启动子(Pathogen-inducible promoters,PIPs),并对它们调控的基因进行了特征分析。第二部分,鉴定和分析了水稻频繁响应白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)和稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae,Mor)侵染的基因。第三部分,重新鉴定了水稻NLR基因家族成员并分析了其受病原物诱导的转录活性。第四部分,对鉴定到的受Xoo诱导表达上调次数最多的水稻NLR基因LOCOs01g70080进行了靶向编辑。主要结果如下。1.受病原物诱导启动子调控的水稻基因的鉴定与特征分析本研究共鉴定出882个同时含有AS-1、G-box、GCC-box和H-box顺式调控元件的受PIPs调控的水稻基因。在这些基因中,有190个编码抗/感病相关蛋白,70个编码转录因子。对接种病原物的水稻Microarray数据的分析表明,357个PIPs调控的基因的转录产物在病原物侵染时呈现差异表达。在53个受PIPs调控的转录因子编码基因中,48个在病原物侵染时上调或下调表达超过1.1倍。对接种病原物的水稻RNA-seq数据的分析表明,327个PIPs调控的基因的转录产物在病原物侵染时呈现差异表达。比较分析发现,分别有100个和37个PIPs调控的基因同时在上述Microarray和RNA-seq数据中呈现上调表达和下调表达。2.频繁响应白叶枯病菌和稻瘟病菌侵染的水稻基因的鉴定与特征分析通过对接种Xoo或Mor的大量水稻Microarray数据的综合分析,本研究分别鉴定出12932个受Xoo调控的基因和2709个受Mor调控的基因。GO富集分析表明,上调表达基因最频繁定位于线粒体,下调表达基因最频繁定位于叶绿体。细胞分裂素相关进程最频繁受Xoo抑制,茉莉酸和脱落酸相关进程最频繁受Xoo和Mor激活。在响应Xoo和Mor侵染的基因中,防御反应和各类信号通路是最频繁富集的抗病机制。Interpro富集分析显示,Zinc finger蛋白家族、WRKY蛋白和Myb蛋白是受Xoo和Mor调控最多的转录因子。KEGG分析表明,“苯丙氨酸生物合成”、“抗生素生物合成”、“苯丙氨酸代谢”和“次生代谢物生物合成”进程最频繁受Xoo和Mor诱导,而“植物昼夜节律”则最频繁受Xoo和Mor抑制。3.响应白叶枯病菌和稻瘟病菌侵染的水稻NLR基因的鉴定与转录特征分析本研究从日本晴水稻基因组中挖掘得到430个NLR(Nucleotide-binding site and leucine-rich repeat)基因,包括192个CC-NBS-LRR类基因和238个X-NBS-LRR类基因。通过对69组接种Xoo或Mor的水稻Microarray数据进行独立和整合分析,本研究观察到397个水稻NLR基因呈低/中等水平表达,10个NLR基因以较高水平表达。分析发现,400个NLR基因至少在一组样本中呈现差异表达。进一步分析发现,46个NLR基因频繁地受Xoo或Mor诱导表达,其中38个NLR基因在一些病原物侵染的水稻RNA-seq数据中亦观察到差异表达。在这些NLR基因的启动子区,还发现了 MYC、STRE、MYB、ABRE、G-box和AS-1等六个顺式调控元件高频富集现象。选择了 10个NLR基因用于qRT-PCR检测,结果显示,其中7个NLR基因的检测结果与Microarray和RNA-seq数据的分析结果一致。4.水稻LOCOs01g70080基因编辑载体的构建与转基因植株的获得本研究利用CRISPR/Cas9技术构建了水稻NLR基因LOCOs01g70080的敲除表达载体,并通过遗传转化获得了LOCOs01g70080基因编辑的转基因水稻植株。
苏培森[6](2020)在《小麦抗赤霉病相关基因的分离和功能研究》文中认为小麦赤霉病是由禾谷镰刀菌引起的一种毁灭性的小麦病害,它会造成小麦产量和经济的重大损失。预防小麦赤霉病,揭示其发病机制已成为当务之急。然而,由于小麦赤霉病的抗源非常稀缺,加之其本身机制的复杂性,到目前为止,人们对小麦赤霉病的抗性机制知之甚少。组学作为一种有效的研究工具,可以加速我们对小麦赤霉病抗病机理的研究和了解。本研究以小麦抗赤霉病品种苏麦3号为研究材料,首先对接种不同生理小种禾谷镰刀菌的苏麦3号叶片进行了代谢组和转录组联合分析,并以此为研究基础,挖掘了与小麦赤霉病抗病相关的代谢路径,找到了小麦抗赤霉病的重要基因,初步解析了小麦赤霉病的抗病机理。此外,我们结合转基因等分子生物学技术对小麦抗赤霉病相关基因进行功能验证。主要研究内容如下:1.为了深入了解禾谷镰刀菌感染后,所引起的小麦体内代谢物的变化,我们采用了整合超高效液相色谱(UHPLC)和串联质谱(MS/MS)的代谢组学技术,通过代谢组学分析了接种4种不同禾谷镰刀菌(R40、R64、S52、S66)的小麦品种苏麦3号叶片组织的代谢物变化。首先,在禾谷镰刀菌接种后第4天,我们发现苏麦3号叶片对禾谷镰刀菌R40和R64的抵抗力要强于对S52和S66菌种的抵抗力。随后,我们以fold change≥2和fold change≤0.5的标准进行差异代谢物筛选,共检测到差异代谢物789种。在水处理对照与R40、R64、S52和S66的比较中,分别有215、213、206和198种显着差异积累的代谢产物。在这些表现差异的代谢产物中,共有220种代谢物属于黄酮类(例如,黄酮醇、黄酮、黄烷酮、异黄酮、花青素、儿茶素),28种代谢产物参与了植物激素代谢(例如SA、JA、IAA)的生物合成和信号转导,以及57种代谢物与色胺、酚胺、生物碱或胆碱的代谢有关。2.随后,我们对样品进行了转录组分析。转录组分析采用Illumina HiSeq2000测序平台测序,利用中国春的基因组注释文件作为参考基因组信息,以Pval<0.05作为显着差异表达评价标准,进行差异基因的筛选。我们发现禾谷镰刀菌侵染引起大量基因的表达变化。为了更好地了解禾谷镰刀菌感染对代谢物水平与代谢物生物合成途径基因之间的关系,基于皮尔森系数相关性,我们对代谢组以及基于RNA-seq的转录组数据进行了关联分析。联合分析结果显示,在黄酮生物合成途径中共发现了16个基因,其中PAL、PTAL、CL、CYP73A、CYP75B1、ANS和FLS基因均被上调,而CHS和ANR基因则下调。水杨酸途径中富集了15个基因,与对照样品相比,接种叶片中PAL、PTAL、PR1和TGA基因显着上调,而NPR1基因显着下调。生长素路径富集了55个基因,其中AROA、AROC、TRPD、TRP1、TRPA、TRP3、AROK、TAA1、AAO、YUCCA和GH3基因与对照组相比上调,而ALDH、AUX1、TIR1、AUX/IAA和ARF基因表达水平下调。茉莉酸路径富集了22个基因,其中LOX、OPR、AOS、AOC和JAZ1表达上调,而JAR1、COI1和MYC2表达下调。在酚胺和色胺途径基因的表达中,其中三个基因ARD、ODC1、TYNA响应于禾谷镰刀菌感染而被上调。相反,在禾谷镰刀菌侵染后,ARG、PAO和SPE基因显着下调。3.我们的研究发现禾谷镰刀菌的侵染引起生长素的变化。通过外源生长素处理,我们发现生长素可以提高小麦穗部对赤霉病的敏感性,说明生长素路径在小麦抵抗赤霉病过程中扮演负调控的角色。qRT-PCR结果表明,TaTIR1对F.g、SA、JA、IAA和ABA等多种胁迫均有响应。结合代谢组和转录组联合分析结果,我们选择生长素受体基因TaTIR1作为候选基因,并验证了TaTIR1在小麦赤霉病抗性中的作用。与野生型比较,TaTIR1沉默转基因株系对赤霉病的抗性增强。接种禾谷镰刀菌后,TaTIR1沉默转基因品系的禾谷镰刀菌感染病粒数百分比明显降低(约10%)。体视荧光显微镜结果显示,TaTIR1沉默转基因株系与野生型植株穗部小花内部禾谷镰刀菌的侵染方式无明显差异。但扫描电镜结果显示TaTIR1沉默转基因株系能明显抑制禾谷镰刀菌菌丝在穗轴中的延展。为了进一步验证TaTIR1参与小麦FHB抗性的机制,我们利用qRT-PCR分析了已知的TaTIR1下游基因的表达。结果表明,在禾谷镰刀菌侵感染后,TaTIR1调节包括AUX、AUX/IAA、ARF、GH3和SAUR在内的基因的表达。与野生型相比,TaTIR1基因敲除转基因株系中这些基因的转录水平均显着降低(约2-3倍)。因此,我们的研究为小麦如何应对禾谷镰刀菌侵染以及抵抗FHB机理提供了新的见解,同时也说明了TaTIR1的FHB抗性在作物改良中的具有广阔的应用前景。4.小麦对赤霉病(FHB)的抗性主要是通过II型抗性即抑制禾谷镰刀菌在小麦穗子上的延展。短柄草作为一种新型的单子叶模式植物,已证明它与禾谷镰刀菌可以相互作用,但是利用其评价小麦赤霉病II型抗性仍需进一步研究。在我们的研究中,发现禾谷镰刀菌孢子主要在短柄草的雌蕊上萌发,然后菌丝迅速延伸到小花底部并进入穗轴,这与禾谷镰刀菌在小麦穗部的侵染过程相似。然而,短柄草穗轴和小麦的穗轴结构存在差异。我们研究发现,在温度为28℃,湿度为50%-70%的条件下,禾谷镰刀菌接种短柄草穗子后,接种小穗的穗轴节点的感染比例可以作为评价短柄草赤霉病II型抗性的一个重要指标。5.为了验证赤霉菌侵染短柄草模式的可行性,我们构建了转录因子TaTGA2的短柄草过表达转基因株系,发现TaTGA2转基因植株无论在穗部还是叶片中都表现出对禾谷镰刀菌的抗性增强。为了进一步验证TaTGA2在小麦中的赤霉病抗性作用,我们通过BSMV介导的基因沉默技术,发现TaTGA2沉默植株的发病小穗比例大约升高了20%。小麦的赤霉病抗性鉴定结果与短柄草一致。进一步证明了利用短柄草作为作为模式植物进行小麦赤霉病抗性研究的可行性。此外,我们还对另外49份短柄草种质材料进行了赤霉病抗性筛选鉴定,发现了对赤霉病不同抗性的材料,如:Bd21,Bd3-1等。
吴涛[7](2019)在《OsF3HO3g和OsF3HO4g在水稻与细菌性条斑病菌互作中的功能研究》文中认为水稻是世界范围内的粮食作物,而病原菌的侵害是水稻种植过程中的主要制约因素。水稻细菌性条斑病(bacterial leaf streak,BLS)简称条斑病是由稻黄单胞菌稻生致病变种(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)引起的细菌性病害,该病害逐渐成为非洲西部、中国南方和中部的主要病害。目前尚无携带条斑病主效抗病基因的水稻栽培品种,因而探究条斑病菌中的致病因子与水稻之间的互作,对于挖掘潜在的抗病基因以培育抗病品种具有重要的指导意义。本研究从湖北省黄冈市水稻种植区分离得到一个Xoc小种并命名为HGA4,为了验证该小种的致病性,以Xoc模式小种RS105作为对照,通过在8个粳稻品种和6个籼稻品种水稻上进行致病力鉴定,结果显示HGA4的致病力比RS105更强。为了进一步阐述HGA4的强致病力机制,本研究利用三代测序技术对HGA4的基因组进行测序以寻找可能的致病因子。转录激活类效应因子(transcription activator-like effectors,TALEs)是Xoc的主要致病因子,因而本研究根据HGA4基因组测序数据分析了HGA4基因组中所有的TALEs,发现HGA4中包含28个TALEs,这28个TALEs当中的24个在已经测序分析的RS105基因组中均有相应的同源物;而且RS105中仅有24个TALEs,而HGA4基因组中另外的四个TALEs分别为Tal2b、Tal2c、Tal2d和Tal2e。同源性分析显示,HGA4中的Tal2b与国外Xoc模式小种BLS256中的Tal2c同源,而前人研究显示BLS256中的Tal2c可能靶定水稻中编码2-酮戊二酸和亚铁离子依赖型氧化酶(2-oxoglutarate and Fe(II)-dependent dioxygenase,2OGD)的基因OsF3H03g。进一步的接种诱导表达分析显示,接种RS105过程中OsF3H03g基因的表达量没有显着变化,而接种HGA4过程中OsF3H03g基因被显着诱导表达。为了验证Tal2b是否直接靶定OsF3H03g基因,本研究从HGA4基因组中克隆到Tal2b基因,并利用烟草瞬时表达以及凝胶迁移率实验(electrophoretic mobility shift assay,EMSA)证明了Tal2b直接结合OsF3H03g基因启动子并促进基因表达。同时,将HGA4中的Tal2b转入RS105后发现,RS105/Tal2b可以显着诱导OsF3H03g基因的表达,而且RS105/Tal2b在水稻叶片上造成的病斑长度显着长于RS105,说明Tal2b作为Xoc中的毒性因子促进在水稻中的侵染。为了验证OsF3H03g基因在水稻与Xoc互作中的作用,本研究在中花11(ZH11)水稻中进行遗传转化获得OsF3H03g超量表达和抑制表达转基因水稻以及基因编辑水稻。进一步的抗性鉴定显示,OsF3H03g超量表达转基因水稻对条斑病更加敏感,而抑制表达转基因水稻和基因编辑水稻则提高对条斑病的抗性,说明OsF3H03g负调控水稻对条斑病的抗性。为了解析OsF3H03g如何参与水稻和Xoc的互作,通过酵母双杂交筛选到与OsF3H03g发生互作的一个编码尿苷二磷酸糖基转移酶(uridine diphosphate-glycosyltransferase,UGT)的蛋白OsUGT。进一步利用蛋白下拉实验(Pull-down assay)和双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation,BiFC)实验验证了OsF3H03g与OsUGT互作的真实性。同时,在ZH11水稻中对OsUGT基因进行超量表达和抑制表达以及基因编辑修饰操作,结果显示超量表达OsUGT基因增加水稻对条斑病的感病性而抑制表达和基因编辑则提高水稻对条斑病的抗性,说明OsUGT同样作为负调控因子参与水稻对条斑病的抗性。此外,在OsF3H03g和OsUGT抑制表达转基因株系中,水杨酸(salicylic acid,SA)信号路径基因被激活,暗示OsF3H03g和OsUGT作用的信号路径与SA相关。另一方面,本研究发现HGA4中的Tal2c与BLS256中的Tal2d同源,而研究显示BLS256中的Tal2d可能靶定水稻中另外一个编码2OGD的基因OsF3H04g。接种表达模式分析显示,RS105不能诱导OsF3H04g基因的表达而HGA4则可以显着诱导该基因的表达。为了验证OsF3H04g基因是否参与调控水稻与Xoc的互作,通过遗传转化获得OsF3H04g超量表达转基因水稻并从韩国水稻突变体库获得插入突变体水稻osf3h04g。抗性鉴定结果显示,OsF3H04g超量表达转基因水稻对条斑病的感病性增加,但是,OsF3H04g插入失活突变体水稻osf3h04g也表现对条斑病的感病性增加,暗示着该基因在调控水稻和Xoc互作过程中的功能具有特殊性。为了揭示osf3h04g水稻的感病性机制,对其进行转录组学分析发现,osf3h04g中的抗病相关基因以及SA和茉莉酸(jasmonic acid,JA)信号相关基因下调表达。进一步的激素测定显示,osf3h04g中JA含量降低而且与JA合成相关的基因OsLOX9和OsAOS2在osf3h04g中下调表达;另外,osf3h04g中SA大幅降低但与SA合成相关的基因OsPAL和OsICS并没有显着变化。有趣的是,在osf3h04g转录组数据中一个同样编码2OGD的基因OsS3H呈现大幅的上调表达。进一步在水稻中对OsS3H基因进行超量表达和基因编辑修饰突变并得到相应的转基因植株,结果显示,超量表达OsS3H促使水稻对条斑病的感病性增加而基因编辑修饰则增强水稻对条斑病的抗病性。以上结果暗示着OsF3H04g基因突变后导致OsS3H基因的表达量提高从而促使感病。综上所述,本研究揭示了2OGD基因OsF3H03g和OsF3H04g调控水稻对条斑病的感病机制,这项研究将有利于培育抗条斑病水稻品种。
陈征[8](2019)在《水稻斑点叶突变体spl24基因克隆与功能验证》文中研究说明水稻斑点叶突变体spl24是利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)诱变水稻品种IR64所得来的一个褐色斑点的新型抗病的突变体,属于类病斑突变体,研究学者通常用该类突变体来研究植物PCD(Programmed cell death,PCD)以及植物的抗逆性。对spl24斑点叶突变体的研究包括表型特征、生理生化指标、抗病性、遗传特性、目的基因的克隆和功能分析、生物信息学分析、转录组测序等,通过这一系列的测定和分析了解斑点叶突变体的斑点发生机制以及其突变体的抗病机制,为斑点叶的突变体的研究提供理论参考,主要的研究包括以下几个方面:1、斑点叶突变体spl24表型:spl24斑点叶突变体在大田的自然条件下出现斑点的时间为抽穗初期,斑点是从叶尖部位开始出现逐渐蔓延,斑点较小形状圆或者椭圆均匀分布在整张叶片,从斑点出现开始叶子一直有斑点生长,到抽穗后期和灌浆期整个植株的所有叶片均成为褐色。在植株成熟以后进行田间农艺性状考察,spl24与野生型IR64相比,结实率和千粒重等上均存在极显着的降低,而spl24突变体在有效分蘖数、穗长、每穗实粒数和产量等性状也存在着降低的情况。2、斑点叶突变体spl24生理生化:在分蘖期,斑点未出现,所以在分蘖期只有叶绿素a含量显着降低,在抽穗时期,spl24叶片出现斑点后类胡萝卜素和叶绿素a、b含量极显着降低,叶绿素a/叶绿素b的比值没有变化。与野生型IR64相比,DAB染色后褐色沉积,过氧化氢含量显着升高以及CAT酶活性显着下降,这些结果均显示spl24叶片存在过氧化氢的沉积。而突变体spl24叶片清除活性氧的酶系统中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性显着高于野生型。此外,spl24突变体叶片中丙二醛(MDA)的含量升高、TUNEL实验检测到断裂DNA、可溶性蛋白含量显着下降和死亡相关基因的表达上调结果证明了spl24叶片中存在细胞死亡情况。遮光实验表明突变体spl24斑点的产生受到光照的诱导,在突变体spl24和野生型IR64中,光合作用指标的参数也存在显着差异。3、斑点叶突变体spl24的抗病性:白叶枯接种实验结果表明spl24的抗性与IR64相比普遍增强。相关防卫反应基因的qRT-PCR实验证明OsPR1a、OsPR1b、OsPR3、OsPR4、OsPAL3、OsPAL6、OsCHS1、OsAOS2、OsJAZ6、OsWRKY45等基因表达量显着增高,而基因OsJAR1两者表达水平相似。植物激素测定结果发现SA、JA和ABA含量显着升高,说明SA和JA通路以及相关抗病基因的表达水平提升可以增强spl24的抗病性。4、斑点叶性状由半显性基因控制:以spl24为母本,IR64为父本进行杂交,发现F1呈现与突变体spl24一样的斑点,但是斑点数量减少,自交得到F2群体呈现三种性状,类似于野生型的无斑植株,类似于F1斑点少的中间型植株和类似于突变体的有斑植株,说明斑点叶突变体spl24由半显性基因控制。在spl24/IR64的F2群体中卡方检验无斑植株、中间型植株和有斑植株的分离比符合1:2:1(χ20.05=0.78<χ20.05=3.84),符合1对基因遗传分离定律,三种表型可以说明控制斑点叶的性状是一个半显性核基因。5、叶片斑点表型的产生由碱基突变导致:基因定位结果显示该基因属于第11染色体,其中第6个开放阅读框的DNA序列上的第7695位碱基由T突变成A(T7695A),该突变位于第五个外显子上,导致一个氨基酸的替换,由野生型中的亮氨酸(Leu)突变为异亮氨酸(Ile),该基因为斑点叶突变体中未报道的基因。为验证该基因功能,转基因互补实验所得到的转基因植株出现更多的斑点;RNAi干涉日本晴愈伤组织得到的转基因植株叶片具有斑点,组织表达实验表明,OsSPL24是一个组成型表达的基因,GUS实验表明OsSPL24在各个组织中都有表达,但是在颖壳和成熟的种子表达极少。6、OsSPL24基因分析编码细胞质受体蛋白激酶:OsSPL24基因分析结果显示OsSPL24基因包含7个外显子和6个内含子,CDS全长1791bp,编码596个氨基酸。OsSPL24编码几丁质受体蛋白激酶,具有两个LysM基序和一个蛋白激酶结构域。对水稻OsSPL24基因进行亚细胞定位发现,该基因定位在内质网,酵母双杂实验发现,OsSPL24可能与线粒体转录终止因子和钙调蛋白相互作用。综上,突变体spl24的斑点性状受一个半显性基因控制,该基因是一个从未被报道过的几丁质受体激酶,该基因的突变体使突变体的生理生化发生显着差异,也促使突变体对白叶枯多个小种产生较强的抗病性,所以对该基因的研究能够进一步了解水稻的抗病机理和抗病分子机制。
王琼[9](2019)在《CO结合DPI处理对采后冬枣诱导抗病性的研究》文中进行了进一步梳理由链格孢菌(Alternaria alternata)引起的黑斑病是采后冬枣贮藏过程中一种主要的病害。本文以冬枣为试验材料,10μmol/L的CO熏蒸处理2 h,随后经20μmol/LDPI浸泡处理5 min,风干后接种A.alternata。通过对冬枣果实病原菌侵染过程中生理生化防卫反应以及防卫基因表达的分析,对比CO处理组和CO+DPI处理之间的差异,探索H2O2在CO对枣果实抗病诱导过程中的作用,研究CO熏蒸处理对采后冬枣抗病性和贮藏品质的影响,结果表明:1、离体条件下,0.1–10μmol/L氯化血红素(CO供体)对于A.alternata菌丝生长和孢子萌发无明显影响;在冬枣上,10μmol/L CO熏蒸处理可有效抑制病斑直径的延伸,降低了冬腐烂率,说明CO处理对冬枣采后病原菌侵染的抑制作用是通过诱导冬枣自身抗性,而不是直接作用于病原菌。2、冬枣经10μmol/LCO熏蒸处理后,苯丙烷代谢途径增强,PAL、C4H、4CL以及CHS的活性增强,多酚,黄酮以及木质素的积累增加。3、冬枣经10μmol/LCO熏蒸处理后,活性氧代谢途径增强,促进了前期O2·-产生速率的提高和H2O2含量的积累,提高了NOX、SOD和POD的活性,增加了ASA和GSH的含量,抑制了APX和CAT的活性。CO通过调节活性氧代谢,增强冬枣果实的抗性。4、10μmol/L外源CO熏蒸后果实中的GLU、CHT、PPO和POD等与病程相关酶活性明显被增强。5、CO+DPI处理组与CO处理组相比,加入DPI后,由CO处理所引发的苯丙烷代谢和活性氧代谢途径的增强及病程相关酶活性的上升均受到抑制,DPI阻断了H2O2的合成,阻断了H2O2作为信使在植物细胞间的信号传递,减弱了果实的抗病能力,降低了果实采后的品质。6、10μmol/LCO熏蒸处理显着提高了SOD、POD、PPO、PAL、CHT、GLU等与防卫相关基因的表达量以及相关酶活性,抑制了CAT基因的表达量以及相关酶活性,CO+DPI处理组相比CO处理组,明显减弱甚至抑制了CO处理对以上防卫相关基因的表达及酶活性的影响,进一步解释了H2O2作为信号分子间接参与CO诱导的冬枣果实的抗病作用。7、10μmol/LCO处理,延缓了冬枣失重率、硬度及可滴定酸含量的下降,明显降低了转红率,抑制了丙二醛含量的积累,提高了DPPH·清除能力,维持了冬枣采后品质。CO+DPI处理对于失重率、硬度、可滴定酸以及转红率的影响与CO处理间差异不大,但CO+DPI处理降低了CO处理对于丙二醛的影响。
曹燕燕[10](2019)在《FliD、FliK和SsbXoc蛋白参与稻黄单胞菌致病性的机理研究》文中研究指明水稻白叶枯病(bacterial leaf blight,BLB)是稻田生态系统中的重要细菌病害,由稻黄单胞菌稻致病变种(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)引起,常间歇性和区域性爆发成灾,严重影响水稻的产量和品质,制约着粮食安全生产。Xoo可产生多种致病因子,其中包括胞外多糖、胞外酶类、Ⅲ型效应子(T3SS-secreted effector,T3SE)、生物膜和群体感应信号分子等,它们干扰和破坏寄主的正常生理代谢和免疫性,从而使水稻感病。Xoo还产生包括Ssb(single-stranded DNA binding)在内的harpin类蛋白,可在非寄主植物上激发过敏反应(hypersensitive response,HR)。另外,植物病原细菌的鞭毛蛋白可诱导植物产生基础防卫反应和参与病原菌的致病过程。然而,Xoo的鞭毛蛋白和harpin类蛋白在其侵染寄主植物时究竟起何种作用,还不十分清楚。本文以稻黄单胞菌PXO99A菌株基因组中标注的两个鞭毛蛋白FliD和FliK为对象,借助于AvrXa10-Xa10匹配时产生HR的指示系统,研究了它们的T3SS分泌性。将FliD和FliK蛋白N-端前50个氨基酸与N-端缺失28个氨基酸的AvrXa10进行融合,然后置于PXO99A菌株以及T3SS缺失突变体PΔhrcU菌株中,注射接种含有Xa10的水稻,发现FliK与AvrXa10的融合蛋白能激活Xa10抗性,提示鞭毛III型分泌系统(flagellar type III secretion system,fTTSS)和III型分泌系统(the type III secretion system,T3SS)可能具有共同进化的分泌信号。为了研究FliD和FliK鞭毛蛋白的功能,我们利用无标记双交换敲除的方法,分别获得了两个鞭毛基因的敲除突变体ΔfliD和ΔfliK。与野生型菌株相比,ΔfliD和ΔfliK的生长能力未发生明显变化,但鞭毛不能有效形成,细菌的游动性、趋化性、生物膜和胞外多糖产量降低,而其各自互补菌株都可以恢复上述缺陷至野生型水平。将ΔfliD和ΔfliK分别接种水稻后发现,植物体内与抗病相关的两个基因PAL1和PBZ1上调表达,在水稻上引起的病斑长度变短。这说明FliD和FliK是黄单胞菌全毒性所需的;ΔfliD和ΔfliK突变体在烟草上仍能激发产生HR,但烟草中抗性相关基因PTI、NPR1、APX、HIN1、HSR203J以及rbohA均有不同程度的上调表达。Western杂交结果显示,fliD和fliK基因突变后并不影响鞭毛Ⅲ型分泌蛋白FlgD的分泌。以上这些结果说明,FliD和FliK参与了细菌鞭毛的形成和细菌在水稻上的致病性。实验室前期研究发现,稻黄单胞菌中的SsbXoc是harpin类蛋白,可在非寄主烟草上激发HR。该蛋白富含酸性甘氨酸,对热稳定,缺乏半胱氨酸。SsbXoc蛋白预处理烟草和拟南芥,不仅能够促进植物生长,同时还增强了其对真菌的抗性。本研究通过农杆菌介导法,将SsbXoc基因转入本氏烟草中,获得了SsbXoc转基因烟草,并通过Southern杂交和(q)RT-PCR进行了验证。与野生型烟草相比,Ssb Xoc转基因烟草根长更长,生长量更大,并且与植物生长相关的两个基因EXPA1和EIN2的表达水平显着上调。当注射接种Hpa1蛋白和Pseudomonas syringae pv.tomato DC3000(Pst DC3000)病菌时,SsbXoc转基因烟草产生HR的时间明显早于野生型烟草。与之相一致的是转基因烟草中病程相关基因PR1a和SGT1、HR marker基因HIN1和HSR203J以及MAPK途径相关基因MPK3的表达水平也显着高于野生型烟草。SsbXoc转基因烟草对野火病菌P.syringae pv.tabaci(P.s.tabaci)的抗病能力也显着增强,且病程相关基因PR1a、PR2、PR4以及SGT1的表达水平也明显提高。在盐和干旱胁迫下,与野生型烟草相比,SsbXoc转基因烟草种子的发芽率、叶片中叶绿素的保留量以及游离脯氨酸的含量都显着提高,而丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量明显降低,3个与胁迫抗性相关的基因APX、GPX以及CAT1的表达水平也明显升高。以上这些结果说明,SsbXoc基因转入烟草中后可能通过上调与植物生长相关的基因、HR标志基因、病程相关基因以及抗氧化酶基因的表达水平,从而促进转基因植株的生长,增强了HR产生能力,提高了抗生物和非生物胁迫的能力。
二、携带不同抗白叶枯病基因的水稻防卫基因pal和chs的转录特征(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、携带不同抗白叶枯病基因的水稻防卫基因pal和chs的转录特征(论文提纲范文)
(1)多抗转基因水稻的培育及不同病虫害抗性基因聚合后抗性评价研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
缩略词表 |
1 前言 |
1.1 研究问题的由来 |
1.2 抗草甘膦水稻研究进展 |
1.2.1 杂草的危害和防治 |
1.2.2 抗草甘膦水稻育种研究 |
1.3 水稻抗螟虫研究进展 |
1.3.1 水稻螟虫的危害和防治 |
1.3.2 水稻螟虫抗性基因资源 |
1.3.3 转Bt基因水稻育种研究 |
1.4 水稻抗褐飞虱研究进展 |
1.4.1 褐飞虱的危害和防治 |
1.4.2 水稻褐飞虱抗性基因资源 |
1.4.3 抗褐飞虱水稻育种研究 |
1.5 水稻抗白叶枯病研究进展 |
1.5.1 白叶枯病的危害和防治 |
1.5.2 水稻白叶枯病抗性基因资源 |
1.5.3 抗白叶枯病水稻育种研究 |
1.6 水稻抗稻瘟病研究进展 |
1.6.1 稻瘟病的危害和防治 |
1.6.2 水稻稻瘟病抗性基因资源 |
1.6.3 抗稻瘟病水稻育种研究 |
1.7 多基因转化研究进展 |
1.8 水稻抗病抗虫机制研究进展 |
1.8.1 水稻抗病机制研究进展 |
1.8.2 水稻抗虫机制研究进展 |
1.8.3 水稻抗虫抗病基因之间的相互作用研究 |
1.9 本研究的目的和意义 |
2 材料和方法 |
2.1 供试昆虫和菌株 |
2.2 水稻材料和载体系统 |
2.3 人工合成抗性基因和供体载体构建 |
2.4 多基因转化载体构建和农杆菌介导的遗传转化 |
2.5 转基因植株的PCR阳性检测 |
2.6 Southern blot检测T_0代植株的拷贝数 |
2.7 T_1代纯合转基因家系筛选 |
2.8 基因的表达量分析 |
2.9 草甘膦抗性鉴定 |
2.10 螟虫抗性鉴定 |
2.11 褐飞虱抗性鉴定 |
2.12 白叶枯病抗性鉴定 |
2.13 稻瘟病抗性鉴定 |
2.14 有/无病虫害条件下T_4代纯合转基因家系农艺性状考查 |
2.15 病虫害胁迫条件下的转录组分析 |
2.15.1 转录组测序基本信息 |
2.15.2 转录组信息分析流程 |
2.16 Accession Numbers |
3 结果和分析 |
3.1 多基因聚合材料的构建及其遗传转化 |
3.2 单基因对照材料的构建 |
3.3 T_1代转基因纯合家系的筛选 |
3.4 T_2代转基因纯合家系中转入基因的表达检测 |
3.5 T_3代转基因纯合家系的表型鉴定 |
3.5.1 转基因家系的草甘膦抗性鉴定 |
3.5.2 转基因家系的螟虫抗性鉴定 |
3.5.3 转基因家系的褐飞虱抗性鉴定 |
3.5.4 转基因家系的白叶枯病抗性鉴定 |
3.5.5 转基因家系的稻瘟病抗性鉴定 |
3.6 T_4代转基因纯合家系有/无病虫害发生条件下田间农艺性状考查 |
3.7 多基因聚合材料MRR相比于单基因材料OE_Cry1C~*的螟虫抗性更强 |
3.8 多基因聚合材料MRR相比于单基因材料OE-Bph14~*的褐飞虱抗性更高 |
3.9 多基因聚合材料MRR相比于单基因材料OE-Pi9~*的稻瘟病抗性更高 |
3.10 多基因聚合材料MRR和单基因材料ZZ-Xa23~*都对白叶枯病菌PXO99~A呈现完全抗性 |
4 讨论 |
4.1 多基因转化是水稻抗生物胁迫改良的有效策略 |
4.2 多基因转化策略培育多抗性水稻可能存在的障碍 |
4.3 不同病虫害抗性基因聚合后可以相互协同作用从而使聚合材料的病虫害抗性增强 |
4.4 总结 |
4.5 未来计划展望 |
参考文献 |
附录 |
附录1:本研究中人工合成基因的序列 |
附录2:转录组信息分析流程 |
附录3 个人简介 |
致谢 |
(2)全基因背景分子选择改良水稻光温敏核不育系丰39S的病虫抗性(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
缩略词表 |
第一章 文献综述 |
1.1 前言 |
1.2 水稻光温敏核不育系的研究进展 |
1.2.1 水稻光温敏不育系的发现与育性转换特性研究 |
1.2.2 水稻光温敏核不育系不育基因的定位与克隆 |
1.2.3 水稻光温敏雄性不育基因的分子机理研究 |
1.2.3.1 水稻光敏不育基因克隆与调控机理 |
1.2.3.2 水稻温敏不育基因的克隆与调控机理 |
1.2.4 其他类型的光温敏不育基因的分子机制 |
1.3 水稻稻瘟病研究进展 |
1.3.1 稻瘟病菌的生理小种鉴别体系的建立 |
1.3.2 水稻稻瘟病抗性基因的研究进展 |
1.4 水稻白叶枯病研究进展 |
1.4.1 白叶枯病发生的基本概况 |
1.4.2 水稻白叶枯病抗性基因的研究进展 |
1.5 水稻褐飞虱的研究进展 |
1.5.1 褐飞虱的生物型研究 |
1.5.2 水稻抗褐飞虱基因的研究进展 |
1.5.2.1 褐飞虱抗性资源概况与抗性基因的定位和克隆 |
1.5.2.2 褐飞虱抗性基因的功能及分子机制研究 |
1.6 水稻抗病虫基因聚合育种的研究进展 |
1.6.1 同类抗性基因的聚合育种研究 |
1.6.2 不同类抗性基因的聚合育种研究 |
1.7 全基因组选择策略及其在水稻遗传改良中的应用 |
1.7.1 全基因组背景分子选择策略 |
1.7.2 全基因组背景选择在水稻育种中的应用 |
1.8 本研究的目的与意义 |
第二章 分子标记选择改良丰39S的稻瘟病抗性 |
2.1 引言 |
2.2 试验材料与方法 |
2.2.1 供试水稻材料 |
2.2.2 回交和分子标记选择的技术路线 |
2.2.3 用于目标基因和背景选择的分子标记 |
2.2.4 DNA提取、PCR扩增和检测 |
2.2.5 稻瘟病抗性鉴定 |
2.2.6 人工气候箱育性转换特性鉴定 |
2.2.7 武汉自然条件下的花粉育性动态观察 |
2.2.8 生育特性观察、主要农艺性状考察和稻米品质分析 |
2.2.9 开花习性观察 |
2.2.10 组合测配及杂交组合的优势鉴定 |
2.2.11 数据分析与计算 |
2.3 结果与分析 |
2.3.1 受体亲本丰39S与供体亲本华1201S的遗传背景多态性分析 |
2.3.2 抗稻瘟病新不育系株系的选育过程 |
2.3.3 稻瘟病抗性鉴定结果 |
2.3.3.1 新不育系株系的稻瘟病自然诱发鉴定结果 |
2.3.3.2 新不育系株系所配杂交组合的稻瘟病自然诱发鉴定结果 |
2.3.3.3 新不育系株系和所配杂交组合的稻瘟病人工接种鉴定结果 |
2.3.4 新不育系株系的育性转换特性鉴定结果 |
2.3.4.1 人工气候箱不同温度处理条件下的育性表现 |
2.3.4.2 武汉田间自然条件下的育性表现 |
2.3.5 新不育系株系的主要农艺性状和稻米品质表现 |
2.3.6 新不育系株系所配杂交组合的产量及主要农艺性状表现 |
2.3.6.1 改良不育系所配杂交组合在海南的产量及主要农艺性状表现 |
2.3.6.2 改良不育系所配杂交组合在湖北5 个试验点的产量及主要农艺性状表现 |
2.3.7 新不育系株系所配杂交组合的稻米品质表现 |
2.3.7.1 改良不育系所配杂交组合在海南的稻米品质表现 |
2.3.7.2 改良不育系所配杂交组合在湖北5 个试验点的综合稻米品质表现 |
2.4 讨论 |
2.4.1 背景选择能显着提高回交育种的选择效率 |
2.4.2 育种芯片能有效用于背景分析和指导定向改良 |
2.4.3 新不育系及其所配组合的应用前景探讨 |
第三章 全基因组背景分子选择改良丰39S的稻瘟病、白叶枯病及褐飞虱抗性 |
3.1 引言 |
3.2 试验材料与方法 |
3.2.1 试验水稻材料 |
3.2.2 供试的水稻白叶枯病菌株 |
3.2.3 供试的褐飞虱来源 |
3.2.4 目标基因的正向及负向选择标记的筛选 |
3.2.5 用于遗传背景选择的SNP育种芯片 |
3.2.6 单基因系创建和基因聚合的技术路线 |
3.2.7 白叶枯病抗性鉴定 |
3.2.8 褐飞虱抗性鉴定 |
3.2.8.1 苗期抗性鉴定 |
3.2.8.2 成株期抗性鉴定 |
3.2.9 一般配合力分析 |
3.3 结果与分析 |
3.3.1 目标抗性基因的正向选择和负向选择标记的筛选 |
3.3.2 用于单基因系创建的背景选择的SSR标记筛选 |
3.3.3 基于SNP育种芯片的亲本间多态性分析 |
3.3.4 Pi2 单基因导入系的创建 |
3.3.5 Xa7 单基因导入系的创建 |
3.3.6 Xa23、Bph14和Bph15 单基因导入系的创建 |
3.3.7 多基因聚合系的创建 |
3.3.8 基于重测序的遗传背景分析 |
3.3.9 创建的导入系及其所配组合抗性鉴定结果 |
3.3.9.1 稻瘟病抗性鉴定结果 |
3.3.9.2 白叶枯病抗性鉴定结果 |
3.3.9.3 褐飞虱抗性结果 |
3.3.10 创建的导入系的育性转换特性鉴定结果 |
3.3.11 创建的导入系的主要农艺性状表现 |
3.3.12 创建的导入系的稻米品质分析结果 |
3.3.13 多基因聚合系所配杂交组合的产量、主要农艺性状和稻米品质表现 |
3.4 讨论 |
3.4.1 全基因组背景分子选择技术是实现精准育种的有效方法 |
3.4.2 基于SNP育种芯片的背景检测能实现目标基因的高效导入 |
3.4.3 水稻光温敏核不育系改良策略的若干探讨 |
3.4.4 导入的抗性基因对主要农艺性状的影响 |
3.4.5 多基因聚合株系的应用前景 |
全文总结 |
参考文献 |
附录 |
附录1 人工气候箱育性鉴定的光温参数设置条件 |
附录2 2017-2020 年稻瘟病人工接种抗性鉴定结果 |
附录3 Xa23、Bph14和Bph15 单基因导入系的具体创建过程 |
作者简介 |
在读期间的研究成果 |
致谢 |
(3)水稻类病斑基因LML11的图位克隆与功能分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
中英文缩略表 |
第一章 文献综述 |
1.1 植物类病斑突变体的发生方式 |
1.2 植物类病斑突变体的特征与分类 |
1.3 植物类病斑突变体的发生机制 |
1.4 植物类病斑基因参与的防御信号通路 |
1.4.1 活性氧信号通路 |
1.4.2 水杨酸信号通路 |
1.4.3 茉莉酸和乙烯信号通路 |
1.4.4 脱落酸信号通路 |
1.4.5 R基因信号通路 |
1.4.6 一氧化氮信号通路 |
1.5 水稻类病斑突变体基因的克隆 |
第二章 水稻类病斑基因LML11 的图位克隆与功能分析 |
2.1 引言 |
2.2 实验材料和方法 |
2.2.1 实验材料 |
2.2.2 菌株与载体 |
2.2.3 生化试剂与仪器 |
2.3 方法与步骤 |
2.3.1 突变体的农艺性状调查 |
2.3.2 叶绿素含量测定 |
2.3.3 光合速率的测定 |
2.3.4 生理生化实验分析 |
2.3.5 H_2O_2、CAT和 MDA的测定 |
2.3.6 遮光和黑暗处理实验 |
2.3.7 叶绿体透射电镜观察及种子胚乳扫描电镜观察 |
2.3.8 蛋白提取和Western blot分析 |
2.3.9 灌浆速率调查 |
2.3.10 稻米品质测定 |
2.3.11 GA处理种子发芽分析 |
2.3.12 LML11 的图位克隆 |
2.3.13 植物总RNA的提取、反转录和qRT-PCR反应 |
2.3.14 主要载体的构建 |
2.3.15 水稻的遗传转化 |
2.3.16 水稻原生质体的提取和转化 |
2.3.17 白叶枯病抗性鉴定 |
2.4 结果分析 |
2.4.1 lml11 突变体的表型分析与农艺性状 |
2.4.2 lml11 突变体的叶绿素含量与叶绿体结构分析 |
2.4.3 lml11 突变体光合速率的测定 |
2.4.4 lml11 突变体的活性氧积累分析 |
2.4.5 lml11 突变体的PCD分析 |
2.4.6 lml11 突变体的遮光处理与离体黑暗处理分析 |
2.4.7 lml11 突变体的灌浆速率调查与拷种分析 |
2.4.8 lml11 突变体的稻米品质分析 |
2.4.9 lml11 突变体的种子GA处理分析 |
2.4.10 lml11 突变体的遗传分析与LML11 的图位克隆 |
2.4.11 LML11 的转基因验证 |
2.4.12 LML11 的生物信息学分析 |
2.4.13 LML11 的基因表达分析 |
2.4.14 LML11 的亚细胞定位分析 |
2.4.15 lml11 突变体的抗病性分析与病程相关基因的表达 |
2.4.16 lml11 突变体的转录组测序分析 |
2.5 结论与讨论 |
2.5.1 类病斑的产生影响了lml11 突变体的农艺性状 |
2.5.2 类病斑的产生影响了lml11 突变体的生理生化特征 |
2.5.3 lml11 突变体的类病斑表型是黑暗诱导的 |
2.5.4 类病斑的产生影响了lml11 突变体的灌浆速率和稻米品质 |
2.5.5 LML11 基因的突变影响了种子的发芽 |
2.5.6 LML11 蛋白属于GRDP家族蛋白 |
2.5.7 LML11 属于组成型表达基因 |
2.5.8 lml11 突变体对白叶枯病菌的抗性增强 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
(4)施用硅肥诱导小麦防御菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)的抗性机制研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
1 文献综述 |
1.1 禾谷类孢囊线虫病研究进展 |
1.1.1 禾谷类孢囊线虫病的发生与危害 |
1.1.2 菲利普孢囊线虫的形态特征 |
1.1.3 禾谷类孢囊线虫的传播途径 |
1.1.4 禾谷类孢囊线虫生活史及其对寄主植物的伤害 |
1.1.5 禾谷类孢囊线虫的防治 |
1.2 植物对生物胁迫的防御机制 |
1.2.1 植物的组成型防御 |
1.2.2 植物的诱导型防御 |
1.3 硅在诱导植物抗性中的作用 |
1.3.1 土壤植物系统中的硅 |
1.3.2 硅的吸收和转运机制 |
1.3.3 硅诱导植物抗性的作用机制 |
1.4 转录组测序在植物抗性研究中的应用 |
2 引言 |
3 材料与方法 |
3.1 不同浓度硅肥对小麦孢囊线虫病抗性影响试验 |
3.1.1 试验材料 |
3.1.2 试验设计 |
3.1.3 试验步骤 |
3.1.4 测试指标与测定方法 |
3.2 硅肥对小麦抗孢囊线虫病生理生化机制试验 |
3.2.1 试验材料 |
3.2.2 试验设计 |
3.2.3 试验步骤 |
3.2.4 测试指标与测定方法 |
3.3 硅肥对小麦抗孢囊线虫病分子机制研究试验 |
3.3.1 试验材料 |
3.3.2 试验设计 |
3.3.3 实验步骤 |
3.3.4 测试指标与测定方法 |
3.4 数据统计与分析 |
3.5 技术路线 |
4 结果与分析 |
4.1 不同浓度硅肥与孢囊线虫侵染对小麦生长的影响 |
4.1.1 不同浓度硅肥对小麦单株孢囊量的影响 |
4.1.2 不同浓度硅肥与孢囊线虫侵染对小麦生物量与SPAD值的影响 |
4.1.3 不同浓度硅肥与孢囊线虫侵染对小麦根系形态与根系活力的影响 |
4.2 施硅诱导小麦防御孢囊线虫病的生理生化机制研究 |
4.2.1 施硅与孢囊线虫侵染对小麦营养物质含量的影响 |
4.2.2 施硅与孢囊线虫侵染对小麦次生代谢物质和活性氧含量的影响 |
4.3 施硅诱导小麦防御孢囊线虫病的分子机制研究 |
4.3.1 施硅与孢囊线虫侵染对小麦抗性相关酶类的影响 |
4.3.2 施硅与孢囊线虫侵染对小麦抗性相关基因的影响 |
4.3.3 施硅对小麦与孢囊线虫互作影响转录组分析 |
5 讨论 |
5.1 不同浓度硅肥与孢囊线虫侵染对小麦生长的影响 |
5.2 施硅诱导小麦防御孢囊线虫病的生理生化机制 |
5.2.1 施硅与孢囊线虫侵染对小麦营养物质(基础代谢)的影响 |
5.2.2 施硅与孢囊线虫侵染对小麦次生代谢物质(次生代谢)的影响 |
5.2.3 施硅与孢囊线虫侵染对小麦活性氧的影响 |
5.3 硅提高小麦抗孢囊线虫的分子机制 |
5.3.1 施硅与孢囊线虫侵染对小麦抗性相关酶类的影响 |
5.3.2 施硅与孢囊线虫侵染对小麦抗性相关基因表达量的影响 |
5.3.3 施硅与孢囊线虫侵染对小麦转录组的影响 |
6 结论 |
参考文献 |
ABSTRACT |
攻读硕士研究生期间取得的成果 |
(5)水稻响应病原物侵染的启动子及基因的鉴定与特性分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号说明 |
第1章 文献综述与研究目的 |
1. 水稻免疫反应及其机制 |
1.1 植物免疫反应概述 |
1.2 病原物诱导启动子概述 |
1.3 水稻NLR抗病基因概述 |
2. 水稻抗白叶枯病和抗稻瘟病研究现状 |
2.1 水稻抗白叶枯病研究现状 |
2.2 水稻抗稻瘟病研究现状 |
3. 水稻转录组学研究进展 |
3.1 水稻转录组学的发展概述 |
3.2 Microarray技术的原理及应用 |
3.3 RNA-seq技术的原理及应用 |
4. 本研究的目的和意义 |
第2章 受病原物诱导启动子调控的水稻基因的鉴定与特征分析 |
1. 前言 |
2. 材料与方法 |
2.1 水稻全体编码基因启动子序列的获取 |
2.2 水稻PIPs的挖掘和受PIPs调控的基因的鉴定 |
2.3 受PIPs调控的水稻基因可能的功能注释 |
2.4 受PIPs调控的水稻基因的表达分析 |
3. 结果与分析 |
3.1 启动子区含有PICEs的水稻基因的鉴定 |
3.2 受PIPs调控的水稻基因的功能类别 |
3.3 受PIPs调控的水稻基因的表达分析 |
4. 讨论和结论 |
第3章 频繁响应白叶枯病菌和稻瘟病菌侵染的水稻基因的鉴定与特征分析 |
1. 前言 |
2. 材料与方法 |
2.1 受Xoo和Mor侵染的水稻Microarray数据的获取和分析 |
2.2 受Xoo和Mor调控的水稻差异表达基因的鉴定 |
2.3 受Xoo和Mor调控的水稻差异表达基因的功能注释和基因富集分析 |
2.4 高频受Xoo和Mor调控的水稻基因的qRT-PCR分析 |
3. 结果与分析 |
3.1 受Xoo和Mor诱导的水稻基因的鉴定 |
3.2 受病原物诱导的水稻DEGs的GO注释富集分析 |
3.3 受病原物诱导的水稻DEGs的Interpro注释富集分析 |
3.4 频繁受病原物诱导表达的抗/感病相关(DRR/DSR)基因的鉴定 |
3.5 最频繁受Xoo和Mor调控的水稻基因 |
3.6 在Xoo和Mor侵染条件下高频差异表达的水稻转录因子 |
3.7 受病原物诱导的水稻DEGs的KEGG代谢通路富集分析 |
3.8 十个受病原物高频诱导的水稻DEGs的qRT-PCR分析 |
4. 讨论和结论 |
第4章 响应白叶枯病菌和稻瘟病菌侵染的水稻NLR基因的鉴定与转录特征分析 |
1. 前言 |
2. 材料与方法 |
2.1 水稻NLR基因的全基因组水平重鉴定 |
2.2 受Xoo和Mor侵染的水稻Microarray数据的收集 |
2.3 响应Xoo和Mor侵染的水稻NLR基因的鉴定 |
2.4 候选水稻NLR基因的qRT-PCR验证 |
2.5 水稻NLR基因启动子区相关顺式元件的鉴定 |
3. 结果与分析 |
3.1 全基因组水平鉴定水稻NLR基因 |
3.2 病原物侵染条件下的水稻NLR基因的表达谱 |
3.3 在病原物侵染条件下差异表达的水稻NLR基因 |
3.4 受病原物高频诱导的水稻NLR基因的鉴定 |
3.5 46个受病原物诱导的水稻NLR基因的RNA-seq数据验证 |
3.6 38个频繁响应病原物侵染的水稻NLR基因的表达模式分析 |
3.7 38个高频响应病原物侵染的水稻NLR基因的启动子区潜在的顺式调控元件分析 |
3.8 高频受病原物诱导的水稻NLR基因的qRT-PCR验证 |
3.9 30个在Microarray分析中显示无转录活性的水稻NLR基因分析 |
4. 讨论和结论 |
第5章 水稻LOC_Os01g70080基因编辑载体的构建与转基因植株的获得 |
1. 前言 |
2. 材料与方法 |
2.1 表达载体、菌株与植物材料 |
2.2 引物设计及合成 |
2.3 培养基和试剂 |
2.4 载体构建的操作 |
2.5 水稻遗传转化及分子检测 |
3. 结果与分析 |
3.1 LOC_Os01g70080基因的靶位点设计和载体准备 |
3.2 pENTR4-gRNA4中间载体的构建 |
3.3 CRISPR/Cas9表达载体的构建 |
3.4 重组质粒的农杆菌转化及转基因植株的获得 |
4. 结论与讨论 |
总结论 |
参考文献 |
附录一: 本研究中使用的69组水稻Microarray数据 |
附录二: 本研究中使用的qRT-PCR引物 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(6)小麦抗赤霉病相关基因的分离和功能研究(论文提纲范文)
符号说明 |
中文摘要 |
ABSTRACT |
1 前言 |
1.1 小麦病害 |
1.1.1 小麦锈病 |
1.1.1.1 小麦秆锈病 |
1.1.1.2 小麦条锈病 |
1.1.1.3 小麦叶锈病 |
1.1.2 小麦白粉病 |
1.1.3 小麦麦瘟病 |
1.1.4 小麦赤霉病 |
1.1.4.1 小麦赤霉病概述 |
1.1.4.2 小麦赤霉病病原菌的侵染过程 |
1.1.4.3 小麦赤霉病抗性类型 |
1.1.4.4 小麦赤霉病抗性基因资源的发掘和鉴定 |
1.1.4.5 小麦赤霉病相关QTL的遗传研究 |
1.2 植物抵御病原菌侵染的机理研究 |
1.2.1 植物抗病的两种识别模式 |
1.2.2 植物激素在植物抗病中的作用 |
1.2.2.1 水杨酸 |
1.2.2.2 茉莉酸 |
1.2.2.3 生长素 |
1.2.3 黄酮类物质 |
1.2.3.1 黄酮类代谢物在植物抗逆中的作用 |
1.2.3.2 黄酮类代谢物的合成 |
1.2.3.3 黄酮类代谢路径基因研究进展 |
1.2.4 其他物质 |
1.2.4.1 胆碱类物质 |
1.2.4.2 酚胺类物质 |
1.3 小麦赤霉病抗病相关基因的研究进展 |
1.4 短柄草模式植物的研究进展 |
1.5 本研究的目的和意义 |
2 材料与方法 |
2.1 材料 |
2.1.1 植物材料 |
2.1.2 菌株与质粒 |
2.1.3 酶及生化试剂 |
2.1.4 PCR引物 |
2.1.5 主要溶液和培养基配制 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 实验材料的处理及保存 |
2.2.2 植物基因组DNA提取 |
2.2.3 植物组织总RNA提取 |
2.2.4 第一链c DNA的合成及PCR反应 |
2.2.5 目的核酸片段的纯化回收 |
2.2.6 回收产物与T载体连接 |
2.2.7 热激法转化DH5а感受态细胞 |
2.2.8 普通质粒小量提取 |
2.2.9 农杆菌感受态的制备 |
2.2.10 冻融法转化农杆菌感受态细胞 |
2.2.11 禾谷镰刀菌培养和小麦赤霉病抗性鉴定 |
2.2.11.1 穗部对禾谷镰刀菌II型抗性的评价 |
2.2.11.2 胚芽鞘赤霉病接种方法及抗病性鉴定 |
2.2.11.3 离体叶片赤霉病接种方法及抗病性鉴定 |
2.2.12 TaTGA2 基因的短柄草遗传转化 |
2.2.12.1 TaTGA2 基因克隆 |
2.2.12.2 TaTGA2 基因过表达载体的构建 |
2.2.13 TaTGA2 短柄草遗传转化 |
2.2.14 TaTGA2 蛋白的亚细胞定位 |
2.2.14.1 小麦TaTGA2 的亚细胞定位载体构建 |
2.2.14.2 农杆菌介导烟草叶片表皮细胞的亚细胞定位步骤 |
2.2.15 基因表达模式分析 |
2.2.15.1 不同植物激素和过氧化氢胁迫下的幼苗处理 |
2.2.15.2 荧光定量PCR分析 |
2.2.16 BSMV-VIGS体系在小麦赤霉病抗病路径研究中的应用 |
2.2.16.1 BSMV基因沉默载体的构建 |
2.2.16.2 BSMV-VIGS技术诱导小麦穗部基因沉默 |
2.2.17 TaTIR1 的小麦遗传转化 |
2.2.18 转录组分析 |
2.2.18.1 转录组测序实验流程 |
2.2.18.2 RNA检测 |
2.2.18.3 文库构建 |
2.2.18.4 文库质检 |
2.2.18.5 上机测序 |
2.2.18.6 生物信息学分析 |
2.2.18.7 测序数据过滤 |
2.2.18.8 测序错误率分布 |
2.2.18.9 转录组差异表达分析 |
2.2.19 代谢组分析 |
2.2.19.1 样品提取流程 |
2.2.19.2 色谱质谱采集 |
2.2.19.3 数据结果评估 |
2.2.19.4 样本质控分析 |
2.2.19.5 主成分分析(PCA) |
2.2.19.6 聚类分析 |
2.2.19.7 重复相关性评估 |
3 结果与分析 |
3.1 小麦赤霉病抗感材料比较 |
3.2 小麦赤霉病抗感材料黑色现象发现 |
3.3 禾谷镰刀菌侵染改变小麦代谢物特征 |
3.4 禾谷镰刀菌侵染改变黄酮类代谢物质表达水平 |
3.5 禾谷镰刀菌侵染引起植物激素合成和信号传导途径变化 |
3.6 禾谷镰刀菌侵染诱导酚胺类和色胺及其衍生物等代谢物质的变化 |
3.7 外源黄酮类代谢物处理提高小麦赤霉病的抗病性 |
3.8 外源生长素处理提高小麦赤霉病的敏感性 |
3.9 生长素受体TaTIR1 表达模式分析 |
3.10 生长素受体TaTIR1 的功能验证 |
3.11 TaTIR1 沉默表达转基因植株中禾谷镰刀菌侵染模式 |
3.12 TaTIR1 沉默抑制禾谷镰刀菌菌丝的延展 |
3.13 TaTIR1 调控下游基因的表达 |
3.14 禾谷镰刀菌在二穗短柄草穗部的侵染 |
3.15 二穗短柄草评估小麦赤霉病Ⅱ型抗性 |
3.16 禾谷镰刀菌在短柄草胚芽鞘内的侵染模式 |
3.17 TaTGA2 基因的赤霉病抗性鉴定 |
3.18 TaTGA2 小麦赤霉病抗性鉴定 |
3.19 TaTGA2 序列分析 |
3.20 TaTGA2 亚细胞定位 |
3.21 TaTGA2 过表达转基因植株转录组分析 |
3.22 短柄草种质资源赤霉病抗性鉴定 |
4 讨论 |
4.1 禾谷镰刀菌的侵染引起大量代谢物的积累 |
4.2 外源生长素处理增加小麦FHB易感性 |
4.3 TaTIR1 负调控小麦赤霉病抗性 |
4.4 短柄草穗部赤霉菌侵染模式的探索 |
4.5 TaTGA2 赤霉病抗性功能鉴定 |
5 结论 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表论文情况 |
(7)OsF3HO3g和OsF3HO4g在水稻与细菌性条斑病菌互作中的功能研究(论文提纲范文)
缩略词 |
中文摘要 |
英文摘要 |
1 前言 |
1.1 水稻条斑病的研究 |
1.1.1 水稻条斑病菌的来源 |
1.1.2 稻黄单胞菌三型分泌效应因子的研究 |
1.1.2.1 稻黄单胞菌三型分泌系统 |
1.1.2.2 稻黄单胞菌TALEs的研究 |
1.1.2.2.1 Xoc中TALEs的研究 |
1.1.2.2.2 Xoo中TALEs的研究 |
1.1.2.3 稻黄单胞菌non-TALEs的研究 |
1.1.3 Xoc中非三型分泌系统类致病因子的研究 |
1.1.4 水稻BLS抗病性的研究 |
1.1.4.1 水稻BLS主效抗病基因的研究 |
1.1.4.2 水稻BLS抗性QTL研究 |
1.1.4.3 水稻BLS抗病相关基因的研究 |
1.1.4.4 水稻广谱抗性基因参与BLS抗性的研究 |
1.2 植物2OGDs的研究 |
1.2.1 DOXA和JMJ类2OGDs的研究 |
1.2.2 DOXB类2OGDs的研究 |
1.2.3 DOXC类2OGDs的研究 |
1.2.3.1 DOXC类2OGDs与激素 |
1.2.3.1.1 DOXC类2OGDs与GAs |
1.2.3.1.2 DOXC类2OGDs与ET的合成 |
1.2.3.1.3 DOXC类2OGDs与IAA的代谢 |
1.2.3.1.4 DOXC类2OGDs与SA和JA的羟基化 |
1.2.3.2 植物DOXC类2OGDs与次生代谢物 |
1.2.3.2.1 DOXC类2OGDs与类黄酮合成 |
1.2.3.2.2 DOXC类2OGDs与GSLs合成 |
1.2.3.2.3 DOXC类2OGDs与生物碱合成 |
1.2.3.2.4 DOXC类2OGDs与其它次生代谢物 |
1.3 植物UDP糖基转移酶 |
1.3.1 UDP糖基转移酶与激素 |
1.3.1.1 UDP糖基转移酶与IAA |
1.3.1.2 UDP糖基转移酶与CKs |
1.3.1.3 UDP糖基转移酶与ABA |
1.3.1.4 UDP糖基转移酶与SA和JA |
1.3.1.5 UDP糖基转移酶与BRs |
1.3.2 UDP糖基转移酶与次生代谢物 |
1.4 本研究目的和意义 |
2 材料与方法 |
2.1 植物材料、菌株和载体 |
2.1.1 植物材料 |
2.1.2 菌株 |
2.1.3 载体 |
2.2 稻黄单胞菌接种分析 |
2.3 DNA和RNA的操作 |
2.3.1 DNA的提取 |
2.3.2 RNA的提取和操作 |
2.4 HGA4基因组的测序 |
2.4.1 HGA4基因组制备 |
2.4.2 HGA4基因组测序分析 |
2.4.3 HGA4基因组中TALEs分析 |
2.5 Tal2b基因的分离与鉴定 |
2.5.1 Tal2b的克隆 |
2.5.2 Tal2b稻黄单胞菌表达载体构建 |
2.5.3 RS105/Ta12b菌株的构建 |
2.5.4 RS105/Tal2b致病力验证 |
2.6 Tal2b和OsF3H03g启动子瞬时表达分析 |
2.6.1 Tal2b瞬时表达载体构建 |
2.6.2 OsF3H03g启动子报告基因载体构建 |
2.6.3 烟草瞬时表达 |
2.7 EMSA |
2.8 OsF3H03g转基因水稻构建 |
2.8.1 OsF3H03g转基因载体构建 |
2.8.2 水稻遗传转化 |
2.9 OsF3H03g转基因水稻验证 |
2.9.1 OsF3H03g超量表达和抑制表达转基因水稻表达量验证 |
2.9.2 CRISPR-Cas9基因编辑水稻修饰验证 |
2.9.3 OsF3H03g转基因水稻抗病性鉴定 |
2.10 OsF3H03g互作蛋白筛选 |
2.10.1 水稻酵母文库的构建 |
2.10.2 互作蛋白的筛选 |
2.10.3 酵母点对点验证 |
2.10.4 Pull-down验证蛋白互作 |
2.10.5 BiFC验证蛋白互作 |
2.11 OsFIP转基因水稻操作 |
2.12 OsFIP转基因水稻验证 |
2.13 水稻叶片SA处理和相关PR基因定量分析 |
2.14 OsF3H04g超量表达转基因水稻的构建和抗性鉴定 |
2.15 osf3h04g突变体水稻验证 |
2.16 RNA-seq |
2.17 激素测定 |
2.18 OsS3H超量表达和基因编辑转基因水稻的构建和抗病性鉴定 |
3 结果与分析 |
3.1 HGA4致病力鉴定 |
3.2 HGA4基因组中TALEs分析 |
3.2.1 HGA4基因组测序 |
3.2.2 HGA4与RS105基因组中TALEs的分析比较 |
3.2.3 HGA4与其它Xoc小种基因组中TALEs的分析比较 |
3.3 HGA4中Tal2b作为毒性因子调控致病力 |
3.3.1 Tal2b同源性分析 |
3.3.2 HGA4诱导OsF3H03g基因的表达 |
3.3.3 Tal2b直接结合OsF3H03g基因启动子元件 |
3.3.4 Tal2b提高RS105的致病力 |
3.4 OsF3H03g负调控水稻对BLS和BLB的抗性 |
3.4.1 超量表达OsF3H03g使水稻对BLS更感病 |
3.4.2 抑制OsF3H03g表达提高水稻对BLS的抗性 |
3.4.3 OsF3H03g基因编辑水稻提高对BLS的抗性 |
3.4.3.1 OsF3H03g基因编辑水稻基因组修饰验证 |
3.4.3.2 OsF3H03g基因编辑水稻对BLS的抗性增强 |
3.4.4 Tal2b的致病性依赖于OsF3H03g基因 |
3.4.5 OsF3H03g负调控水稻对BLB的抗性 |
3.5 OsF3H03g和OsUGT互作 |
3.5.1 OsF3H03g互作蛋白筛选 |
3.5.2 OsF3H03g与OsUGT蛋白互作验证 |
3.5.2.1 酵母双杂交鉴定OsF3H03g与OsUGT的互作 |
3.5.2.2 OsF3H03g与OsUGT特异性互作 |
3.5.2.3 Pull-down和BiFC验证OsF3H03g与OsUGT的互作 |
3.6 OsUGT负调控水稻对BLS的抗性 |
3.6.1 OsUGT基因接种RS105表达模式分析 |
3.6.2 OsUGT超量表达转基因水稻对BLS更感病 |
3.6.3 OsUGT抑制表达转基因水稻对BLS抗性增强 |
3.6.4 OsUGT基因编辑修饰使水稻对BLS的抗性增强 |
3.6.4.1 OsUGT基因编辑水稻的修饰验证 |
3.6.4.2 OsUGT基因编辑修饰水稻对BLS的抗性增强 |
3.7 OsF3H03g和OsUGT负调控水稻中SA信号路径 |
3.7.1 OsF3H03g和OsUGT受SA诱导表达 |
3.7.2 OsF3H03g和OsUGT抑制表达转基因水稻中SA信号路径被激活 |
3.8 OsF3H04g表达模式分析 |
3.9 超量表达OsF3H04g使水稻对BLS更感病 |
3.10 osf3h04g突变体水稻对BLS和BLB更加感病 |
3.10.1 osf3h04g突变体水稻验证 |
3.10.2 osf3h04g对BLS更加感病 |
3.10.3 osf3h04g对BLB更加感病 |
3.11 RNA-seq分析揭示osf3h04g突变体水稻中抗病基因下调表达 |
3.11.1 osf3h04g突变体水稻中差异表达基因分析 |
3.11.2 osf3h04g突变体水稻中抗病相关基因下调表达 |
3.12 osf3h04g水稻中SA和JA含量降低 |
3.12.1 osf3h04g水稻中SA和JA含量显着减少 |
3.12.2 osf3h04g水稻中SA合成相关基因没有变化而SA羟化酶基因OsS3H大幅上调表达 |
3.13 OsS3H负调控水稻对BLS的抗性 |
3.13.1 超量表达OsS3H导致水稻对BLS更加感病 |
3.13.2 OsS3H基因编辑修饰提高水稻对BLS的抗性 |
3.13.2.1 OsS3H基因编辑水稻的修饰鉴定 |
3.13.2.2 OsS3H基因编辑修饰水稻对BLS的抗性增加 |
4 讨论 |
4.1 HGA4中毒性因子功能的探究 |
4.1.1 Tal2b的毒性功能探究 |
4.1.1.1 Tal2b的致病作用以及功能的冗余性 |
4.1.1.2 Tal2b的毒性作用依赖于OsF3H03g基因 |
4.1.2 Tal2c的功能作用探究 |
4.1.3 Tal2d和Tal2e的同源性分析 |
4.2 OsF3H03g在水稻与Xoc互作过程中的功能 |
4.2.1 OsF3H03g基因功能探讨 |
4.2.2 OsF3H03g调控水稻对Xoc和Xoo的感病作用具有广谱性 |
4.2.3 OsF3H03g与OsUGT互作调控水稻对BLS的抗性 |
4.3 OsF3H03g作用模型 |
4.4 OsF3H04g基因功能的探讨 |
4.4.1 OsF3H04g基因超量表达或突变导致水稻对BLS的感病性增加 |
4.4.2 Tal2c与OsF3H04g基因互作探究 |
4.4.3 osf3h04g水稻感病机制分析 |
4.5 OsS3H基因在水稻抗病过程中的功能探讨 |
4.6 OsF3H04g与Xoc互作模型 |
5 结论 |
5.1 Tal2b作为转录激活因子直接诱导OsF3H03g基因的表达从而促使水稻对BLS的感病性增加 |
5.2 OsF3H03g与OsUGT互作并负调控水稻对BLS的抗性 |
5.3 OsF3H04g超量表达或基因突变导致水稻对BLS的感病性增加 |
5.4 OsF3H04g突变体水稻对BLS的感病作用与SA和JA含量降低以及OsS3H基因提高表达相关 |
6 参考文献 |
7 附录 |
致谢 |
攻读学位期间发表论 |
(8)水稻斑点叶突变体spl24基因克隆与功能验证(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
缩略语表 |
1 前言 |
1.1 斑点叶突变体的来源和分类 |
1.2 斑点的表型特征 |
1.3 斑点叶突变体的抗性鉴别和生理生化指标 |
1.4 斑点叶突变体的细胞死亡分析 |
1.5 斑点叶突变体的发生机制 |
1.5.1 抗病基因突变或表达异常 |
1.5.2 蛋白酶活性下降或者功能丧失 |
1.5.3 转录因子功能异常 |
1.5.4 代谢途径失调 |
1.5.5 活性氧物质的积累 |
1.5.6 激素的失调 |
1.5.7 逆境胁迫 |
1.6 斑点叶突变体的遗传特性、基因克隆和功能分析 |
1.7 斑点叶突变体的研究意义 |
2 材料和方法 |
2.1 农艺性状和生理生化指标检测 |
2.1.1 突变体的农艺性状调查 |
2.1.2 突变体斑点的光照诱导观察 |
2.1.3 突变体光合作用指标检测 |
2.1.4 突变体光合色素含量测定 |
2.1.5 突变体可溶性蛋白含量测定 |
2.1.6 spl24 突变体酶活测定和相关指标检测 |
2.1.7 spl24 突变体程序性细胞死亡检测 |
2.1.8 spl24 突变体抗性鉴定 |
2.2 基因定位与候选基因克隆 |
2.2.1 斑点叶突变体spl24 的遗传分析 |
2.2.2 spl24 斑点叶基因的初定位 |
2.2.3 spl24 斑点叶基因的精细定位 |
2.2.4 候选基因的预测 |
2.3 水稻斑点叶基因OsSPL24 定位与克隆与功能分析 |
2.3.1 DNA和 RNA的提取 |
2.3.2 qRT-PCR实验 |
2.3.3 质粒的提取 |
2.3.4 互补质粒构建 |
2.3.5 RNAi质粒构建 |
2.3.6 GUS质粒构建 |
2.3.7 亚细胞质粒构建 |
2.3.8 酵母双杂质粒构建 |
2.3.9 土壤农杆菌EH105 电击转化实验方法 |
2.3.10 原生质体提取和质粒转化方法 |
2.3.11 GUS染色方法 |
2.3.12 酵母双杂实验方法 |
2.3.13 愈伤组织的诱导、杆菌转化和转基因植株再生 |
2.3.14 TUNEL实验方法 |
2.4 回交后代转录组测序分析 |
2.4.1 转录组测序实验材料 |
2.4.2 转录组测序 |
2.4.3 转录组数据分析 |
2.4.4 植物激素含量测定 |
3 结果和分析 |
3.1 突变体农艺性状和生理生化分析 |
3.1.1 突变体spl24 的表型特征 |
3.1.2 光对斑点叶突变体的影响分析 |
3.1.3 叶绿素含量和可溶性蛋白含量的分析 |
3.1.4 斑点叶突变体spl24的ROS异常 |
3.1.5 spl24 突变体程序性细胞死亡 |
3.1.6 斑点叶突变体spl24 的抗性增强 |
3.2 突变体spl24 遗传分析和基因定位 |
3.2.1 突变体spl24 的遗传分析 |
3.2.2 spl24 基因的定位 |
3.2.3 候选基因的预测与测序验证 |
3.3 OsSPL24 基因的克隆和功能验证 |
3.3.1 互补实验 |
3.3.2 RNAi实验 |
3.3.3 OsSPL24 基因组成型表达 |
3.3.4 OsSPL24 蛋白主要定位于内质网 |
3.3.5 OsSPL24 互作蛋白的筛选 |
3.3.6 OsSPL24 基因的生物信息学分析 |
3.4 突变体spl24 与结果与分析IR64 回交后代转录组分析 |
3.4.1 回交植株表型和测序结果 |
3.4.2 回交群体存在程序性细胞死亡 |
3.4.3 转录组测序质量评估 |
3.4.4 差异基因分析 |
3.4.5 GO富集 |
3.4.6 KEGG通路分析 |
3.4.7 参与抗病调控的DEGs |
3.4.8 转录组测序对OsSPL24 基因的表达量分析 |
4 结论与讨论 |
4.1 斑点的产生影响了spl24 的农艺性状 |
4.2 斑点的产生影响了spl24 的生化生理特性 |
4.3 ROS活性氧清除系统平衡遭破坏 |
4.4 spl24 突变体中存在细胞程序性死亡 |
4.5 斑点叶突变体spl24 对白叶枯病菌抗性增强 |
4.6 OsSPL24 为一个新的斑点叶基因 |
4.7 OsSPL24 基因属于Lys M-RLKs基因家族 |
4.8 OsSPL24 蛋白定位于内质网并且该基因属于组成型表达 |
4.9 突变体spl24 互补和干涉具有斑点表型 |
4.10 OsSPL24 基因可能具有累积效应 |
参考文献 |
附录 |
附录Ⅰ:本研究中所用引物 |
附录Ⅱ:本研究中所用的培养基 |
附录Ⅲ:在读期间研究成果 |
致谢 |
(9)CO结合DPI处理对采后冬枣诱导抗病性的研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
缩略词表 |
1 文献综述 |
1.1 前言 |
1.2 由链格孢菌引起的采后果实黑斑病的概述 |
1.2.1 链格孢菌侵染的机制 |
1.2.2 链格孢菌引起采后果实黑斑病的症状及其危害 |
1.2.3 链格孢菌引起采后枣果实黑斑病的防治方法 |
1.3 植物诱导抗病性的研究 |
1.3.1 植物诱导抗性的概念 |
1.3.2 诱导抗性的分类 |
1.3.3 诱导抗病性的因子 |
1.4 果实采后诱导抗性的机制 |
1.4.1 组织病理学机制 |
1.4.2 生理生化机制 |
1.4.3 分子机制 |
1.5 活性氧在植物抗病中的作用 |
1.5.1 植物中活性氧的来源 |
1.5.2 H_2O_2 在植物抗病中的作用 |
1.5.3 H_2O_2和DPI |
1.6 CO研究进展 |
1.6.1 CO的研究 |
1.6.2 CO的来源 |
1.6.3 CO与植物发育的作用 |
1.6.4 CO与植物衰老的作用 |
1.6.5 CO与其他信号的作用 |
1.6.6 CO在植物对生物和非生物胁迫响应中的作用 |
1.7 研究目的和意义 |
2 CO结合DPI处理对采后冬枣诱导抗病性的研究 |
2.1 前言 |
2.2 材料和仪器 |
2.2.1 材料 |
2.2.2 主要试剂 |
2.2.3 试验仪器 |
2.3 试验方法 |
2.3.1 外源CO供体对链格孢菌生长影响的测定 |
2.3.2 CO和 CO+DPI处理对冬枣病害控制的测定 |
2.3.3 CO和 CO+DPI处理对采后冬枣抗病性的研究 |
2.3.4 丙二醛(MDA)含量的测定 |
2.3.5 过氧化氢(H_2O_2)组织染色试验 |
2.3.6 蛋白含量的测定 |
2.3.7 CO和 CO+DPI处理对冬枣贮藏品质影响的研究 |
2.3.8 CO和 CO+DPI处理对冬枣抗氧化活性影响的测定 |
2.3.9 数据分析 |
2.4 结果和分析 |
2.4.1 外源CO供体对链格孢菌生长的影响 |
2.4.2 CO和 CO+DPI处理对采后冬枣病害的影响 |
2.4.3 CO和 CO+DPI处理对采后冬枣抗病性的影响 |
2.4.4 CO和 CO+DPI处理对冬枣贮藏品质的影响 |
2.4.5 CO和 CO+DPI处理对冬枣抗氧化活性的影响 |
2.5 讨论 |
2.5.1 CO处理对体外抑菌和采后病害防治效果评价 |
2.5.2 CO诱导冬枣抗病性及CO通过H_2O_2 信号途径机理探究 |
2.5.3 CO和 CO+DPI处理对采后冬枣品质以及抗氧化能力的影响 |
2.6 本章小结 |
3 CO结合DPI处理对采后冬枣防卫相关酶活性及其基因表达的影响 |
3.1 引言 |
3.2 材料和仪器 |
3.2.1 材料 |
3.2.2 仪器 |
3.3 试验方法 |
3.3.1 防卫基因相关酶活性的测定 |
3.3.2 防卫基因相关基因的测定 |
3.3.3 数据分析 |
3.4 结果与分析 |
3.4.1 CO和 CO+DPI处理对冬枣PAL活性和基因表达量的影响 |
3.4.2 CO和 CO+DPI处理对冬枣CAT活性和基因表达量的影响 |
3.4.3 CO和 CO+DPI处理对冬枣CHT活性和基因表达量的影响 |
3.4.4 CO和 CO+DPI处理对冬枣GLU活性和基因表达量的影响 |
3.4.5 CO和 CO+DPI处理对冬枣SOD活性和基因表达量的影响 |
3.4.6 CO和 CO+DPI处理对冬枣POD活性和基因表达量的影响 |
3.4.7 CO和 CO+DPI处理对冬枣PPO活性和基因表达量的影响 |
3.5 讨论 |
3.6 本章小结 |
4 结论 |
参考文献 |
在学期间的研究成果 |
致谢 |
(10)FliD、FliK和SsbXoc蛋白参与稻黄单胞菌致病性的机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
英文缩写说明 |
第一章 文献综述 |
1.1 稻田生态系统中水稻白叶枯病的发生 |
1.1.1 水稻白叶枯病的分布与危害性 |
1.1.2 水稻白叶枯病的病原学 |
1.1.3 水稻白叶枯病发生的宏观生态条件 |
1.1.4 水稻白叶枯病发生的微观生态条件 |
1.1.5 水稻对白叶枯病的抗病性 |
1.2 稻黄单胞菌致病相关因子 |
1.2.1 胞外多糖 |
1.2.2 脂多糖 |
1.2.3 胞外酶类 |
1.2.4 Ⅲ型分泌系统及Ⅲ型效应子 |
1.2.5 生物膜 |
1.3 群体感应系统及c-di-GMP调控系统 |
1.3.1 群体感应及其信号分子 |
1.3.2 第二信使c-di-GMP |
1.4 植物病原细菌的分泌系统及鞭毛Ⅲ型分泌系统 |
1.4.1 植物病原细菌的分泌系统 |
1.4.2 鞭毛的结构和功能 |
1.4.3 鞭毛Ⅲ型分泌系统 |
1.4.4 鞭毛Ⅲ型分泌蛋白 |
1.5 细菌趋化性 |
1.5.1 细菌趋化性的发现 |
1.5.2 细菌趋化性的分子机制 |
1.5.3 趋化性在植物病原菌致病机理中的作用 |
1.6 稻黄单胞菌激发的植物非寄主抗性 |
1.6.1 稻黄单胞菌激发非寄主植物产生过敏反应 |
1.6.2 过敏反应激发子 |
1.6.3 植物过敏反应的生理学和遗传学基础 |
1.6.4 过敏反应激发子在农业上的潜在应用价值 |
1.7 研究目的与意义 |
1.7.1 研究目的与意义 |
1.7.2 研究技术路线 |
第二章 FliD和 FliK参与稻黄单胞菌致病性的机理研究 |
2.1 材料与方法 |
2.1.1 供试菌株及质粒 |
2.1.2 引物设计与合成 |
2.1.3 培养基及试剂的配置 |
2.1.4 细菌培养条件及抗生素的使用 |
2.1.5 所用植物材料及其生长条件 |
2.1.6 所用试剂及仪器 |
2.1.7 质粒的提取 |
2.1.8 DNA遗传操作体系 |
2.1.9 稻黄单胞菌基因组DNA的提取 |
2.1.10 大肠杆菌遗传转化 |
2.1.11 稻黄单胞菌遗传转化 |
2.1.12 III型分泌信号检测载体的构建 |
2.1.13 稻黄单胞菌无标记基因敲除 |
2.1.14 稻黄单胞菌功能互补菌株的获得 |
2.1.15 蛋白的表达与纯化 |
2.1.16 鞭毛Ⅲ型分泌蛋白的表达和纯化 |
2.1.17 酵母转化 |
2.1.18 Western blot |
2.1.19 Southern blot |
2.1.20 RNA提取及其反转录 |
2.1.21 荧光定量PCR |
2.1.22 稻黄单胞菌鞭毛形态观察 |
2.1.23 稻黄单胞菌生长能力测定 |
2.1.24 稻黄单胞菌生物膜及沉降性测定 |
2.1.25 稻黄单胞菌游动性测定 |
2.1.26 稻黄单胞菌趋化性测定 |
2.1.27 黄单胞菌胞外多糖产量测定 |
2.1.28 水稻和烟草的抗病性测定 |
2.1.29 烟草中氧化氢含量的测定 |
2.2 结果与分析 |
2.2.1 FliD和 FliK两鞭毛蛋白在基因组中的位置分析 |
2.2.2 FliD和 FliK两鞭毛蛋白前50 个氨基酸序列分析 |
2.2.3 两鞭毛蛋白敲除突变体的获得 |
2.2.4 两鞭毛蛋白突变体生长能力测定 |
2.2.5 两鞭毛蛋白突变体鞭毛形态电镜观察 |
2.2.6 两鞭毛蛋白突变体游动性测定 |
2.2.7 两鞭毛蛋白突变体对葡萄糖的趋化能力测定 |
2.2.8 两鞭毛蛋白突变体生物膜及沉降性测定 |
2.2.9 两鞭毛蛋白突变体胞外多糖产量测定 |
2.2.10 两鞭毛蛋白突变体致病力检测 |
2.2.11 两鞭毛蛋白突变体接种水稻后抗病相关基因表达水平分析 |
2.2.12 两鞭毛蛋白基因突变后不影响Xoo激发烟草产生HR的能力 |
2.2.13 两鞭毛蛋白突变体接种烟草后抗性相关基因表达水平分析 |
2.2.14 两鞭毛蛋白突变体接种烟草后H_2O_2含量检测分析 |
2.2.15 两鞭毛蛋白突变后不影响FlgD的分泌 |
2.2.16 酵母双杂交方法钓取FliD在水稻中的互作因子 |
2.3 小结与讨论 |
第三章 过敏反应激发蛋白Ssb_(Xoc)转基因烟草抗逆性研究 |
3.1 材料与方法 |
3.1.1 供试菌株及质粒 |
3.1.2 引物设计与合成 |
3.1.3 培养基及试剂的配置 |
3.1.4 细菌培养条件及抗生素的使用 |
3.1.5 所用植物材料及其生长条件 |
3.1.6 所用试剂及仪器 |
3.1.7 农杆菌介导的烟草遗传转化 |
3.1.8 烟草基因组DNA的提取 |
3.1.9 Southern blot |
3.1.10 RNA提取及其反转录 |
3.1.11 RT-PCR |
3.1.12 荧光定量PCR |
3.1.13 蛋白表达与纯化 |
3.1.14 转基因烟草表型测定 |
3.1.15 DAB染色 |
3.1.16 烟草过氧化氢含量的测定 |
3.1.17 细菌生长量测定 |
3.1.18 烟草发芽率的测定 |
3.1.19 烟草叶绿素含量的测定 |
3.1.20 烟草MDA含量的测定 |
3.1.21 烟草脯氨酸含量的测定 |
3.2 结果与分析 |
3.2.1 Ssb_(Xoc)转基因烟草的获得 |
3.2.2 Ssb_(Xoc)转基因烟草生长表型测定 |
3.2.3 转基因烟草接种蛋白和病原菌后ROS水平分析 |
3.2.4 转基因烟草接种Pst DC3000 后抗性相关基因表达水平分析 |
3.2.5 转基因烟草接种野火病菌后抗病能力分析 |
3.2.6 盐和干旱胁迫下转基因烟草的发芽率统计分析 |
3.2.7 盐和干旱胁迫下转基因烟草MDA含量分析 |
3.2.8 盐和干旱胁迫下转基因烟草脯氨酸含量分析 |
3.2.9 盐胁迫下转基因烟草叶绿素含量分析 |
3.2.10 盐和干旱胁迫下转基因烟草抗性相关基因表达水平分析 |
3.3 小结与讨论 |
第四章 总结与展望 |
4.1 全文总结 |
4.2 主要创新点 |
4.3 问题与展望 |
参考文献 |
附录 Ssb_(Xoc)受体ADF转基因水稻和烟草的鉴定 |
1.1 材料与方法 |
1.1.1 供试菌株及质粒 |
1.1.2 引物设计与合成 |
1.1.3 细菌培养条件及抗生素的使用 |
1.1.4 所用仪器及试剂 |
1.1.5 转基因水稻和烟草的获得 |
1.1.6 植物接种实验 |
1.1.7 RNA提取及其反转录 |
1.1.8 荧光定量PCR |
1.2 结果与分析 |
1.2.1 ADF7 转基因水稻的鉴定 |
1.2.2 ADF2 转基因烟草的鉴定 |
1.2.3 ADF7 转基因水稻接种病原菌后抗病相关基因表达水平分析 |
1.2.4 ADF2 转基因烟草接种病原菌后抗性相关基因表达水平分析 |
1.3 小结与讨论 |
致谢 |
攻读博士学位期间(待)发表的学术论文 |
四、携带不同抗白叶枯病基因的水稻防卫基因pal和chs的转录特征(论文参考文献)
- [1]多抗转基因水稻的培育及不同病虫害抗性基因聚合后抗性评价研究[D]. 李传旭. 华中农业大学, 2021(02)
- [2]全基因背景分子选择改良水稻光温敏核不育系丰39S的病虫抗性[D]. 杨大兵. 华中农业大学, 2021
- [3]水稻类病斑基因LML11的图位克隆与功能分析[D]. 徐乾坤. 西南大学, 2021(01)
- [4]施用硅肥诱导小麦防御菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)的抗性机制研究[D]. 刘晓丹. 河南农业大学, 2020(06)
- [5]水稻响应病原物侵染的启动子及基因的鉴定与特性分析[D]. 丁立. 扬州大学, 2020(04)
- [6]小麦抗赤霉病相关基因的分离和功能研究[D]. 苏培森. 山东农业大学, 2020(08)
- [7]OsF3HO3g和OsF3HO4g在水稻与细菌性条斑病菌互作中的功能研究[D]. 吴涛. 山东农业大学, 2019
- [8]水稻斑点叶突变体spl24基因克隆与功能验证[D]. 陈征. 华中农业大学, 2019(01)
- [9]CO结合DPI处理对采后冬枣诱导抗病性的研究[D]. 王琼. 山西师范大学, 2019(06)
- [10]FliD、FliK和SsbXoc蛋白参与稻黄单胞菌致病性的机理研究[D]. 曹燕燕. 上海交通大学, 2019(06)