野蔷薇(Rosa multiflora)白粉病抗性基因RmMLO的分析

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月季(Rosa hybrida)目前已成为世界上最流行的庭园植物、重要的盆花及第一大切花。由白粉病菌(Podosphera pannosa,Pp)引起的白粉病害(Powdery mildew)则是全国乃至全球切花月季生产的第一大病害。云南是中国蔷薇的分布中心,也是全球切花月季的主产区之一,但对蔷薇野生资源的优异性状/基因缺乏研究制约了其在现代月季遗传改良中的应用。野生型MLO基因最早在大麦(Hordeum vulgare)中发现,隐性突变的mlo基因赋予了大麦对白粉病的广谱抗病性。本文对野蔷薇白粉病抗性相关基因RmMLO进行分析研究,这不仅有助于明确该基因在月季中的功能,而且可为培育抗性月季新品种提供候选基因,同时可为发掘利用其它有利基因提供借鉴。  本文以野蔷薇为材料,采用RT-PCR技术,获得了白粉病抗性基因RmMLO,并运用实时荧光定量PCR法进行了该基因的时空表达谱分析,然后构建了植物表达载体pBIA31-RmMLO,并采用农杆菌介导的蘸花法成功将其转化到拟南芥中,最后对RmMLO基因进行了功能分析。具体研究结果如下:  1.利用GenBank发表的登录号为JF 310747的MLO同源基因的cDNA全长RmMLO设计全长引物。通过RT-PCR获得该基因的全长编码区序列,基因序列分析结果表明,RmMLO基因cDNA全长为1993bp,包含49bp的5非编码区、243bp的3非编码区和一个长度为1700bp编码567个氨基酸的开放阅读框。氨基酸序列分析显示其蛋白质的C末端具有两个保守的MLO模体。通过NCBI网上序列BLAST分析,RmMLO基因编码氨基酸与已知其他植物的MLO蛋白氨基酸序列具有很高的同源性,其中与双子叶植物拟南芥、芜菁等的亲缘关系较近。  2.采用实时荧光定量PCR(Real-Time PCR)法对野蔷薇10个不同组织部位及野蔷薇叶片受白粉病菌侵染后6个不同时期的RmMLO基因表达进行了分析。结果表明该基因在野蔷薇不同组织中表达量由高到低依次为:感白粉病叶片>花芽>嫩叶>感黑斑病叶片>刀伤叶片>花瓣>成熟叶片>老叶>茎>根。在野蔷薇叶片受白粉病菌侵染后的6个不同时期中,RmMLO基因表达量呈缓慢上升的趋势,在受侵染96小时后表达量达到峰值。  3.利用SmaI和SalI双酶切质粒pMD18-RmMLO和表达载体pBIA31,将回收的全长基因片段和pBIA31大片段用T4DNA连接酶连接,转化感受态细胞Trans5α,对重组子菌液、质粒进行PCR扩增和双酶切鉴定,电泳获得约1.9kbp的条带,结果表明已成功构建了植物表达载体pBIA31-RmMLO。  4.将构建好的重组质粒和空载体分别转化农杆菌EHA-105感受态细胞,采用蘸花法分别侵染T0代拟南芥的花蕾,其后收获种子得到T1代和T1代,T1代种子经含Km.的1/2MS培养基筛选得到转基因植物,提取转基因植株RNA进一步进行RT-PCR验证。用白粉病菌分别侵染T1代转基因植株和T1代植株,96小时后提取两者的RNA,并同时提取未受侵染T1代转基因植株的RNA。得到三者cDNA后运用实时荧光定量PCR法进行该基因的表达分析。结果表明,白粉病菌侵染后的转基因植株RmMLO表达量最高,未受侵染的转基因植株次之。
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