T89杨受杨盘二孢菌诱导后的应激反应分析毕业论文

 2021-04-12 11:04

摘 要

杨树(Popular)是一种重要的经济树木。杨树黑斑病由Marssonina属真菌(如杨盘二孢菌)引起,是其重要病害之一。

本研究用杨盘二孢菌浸染T89杨,侵染后在不同时间点获取叶片,通过RNA的提取、反转录得到cDNA,接着用实时定量PCR技术分析特定基因表达水平变化,而获得T89杨受杨盘二孢菌侵染后一些抗病信号转导途径中相关的报告基因的动态表达情况,如CaBP,ERF74,WRKY22-1,WRKY29-2,WRKY53-1,WRKY53-2。本研究为进一步研究杨树与杨盘二孢菌互作分子机制奠定基础,为将来杨树抗病育种和遗传改良提供理论基础。

关键词:杨树 杨盘二孢菌 应激反应

Abstract

Poplar is one of the most important economic timber species. Marssonina leaf spot disease, one major disease of poplar, is caused by the infection of Marssonina brunnea.

In this study, we infected leaves of T89 poplar with Marssonina brunnea and acquired the leaves at different time points after the infection. Then we extracted RNA of the leaves, followed by immediate reverse transcription. Using real-time quantitative PCR, mRNA expression levels of each report gene in disease-resistant signal transduction at five time points were compared, including CaBP, ERF74 ,WRKY22-1, WRKY29-2, WRKY53-1, WRKY53-2. Our study lays the foundation for further research on the molecular mechanism of interplay between poplar and Marssonina brunnea and provides theoretical basis for disease resistance breeding and genetic improvement in the future.

Key Words:Poplar, Marssonina brunnea, Response reaction

目录

前言 1

1 文献综述 1

1.1 R基因 2

1.2 HR、SAR的具体产生作用机制 2

1.2.1 MAPKs参与植物病原信号的传递 2

1.2. 2水杨酸(SA)诱导的蛋白激酶SIPK 4

1.3 WRKY型转录因子、防卫基因与PR蛋白 4

1.4实时荧光定量PCR技术 5

1.5本论文的研究目的 6

2 材料与方法 7

2.1 材料准备 7

2.1.1 植物材料 7

2.1.2 杨盘二孢菌 8

2.1.3杨盘二孢菌侵染叶片 8

2.1.4 仪器与设备 8

2.2早期病程相关基因的定量表达分析 9

2.2.1确定相关基因 9

2.2.2总RNA提取与纯化 9

2.2.3 RNA反转录成cDNA 10

2.2.4实时定量PCR 11

3.结果与分析 12

3.1杨树叶片处理 12

3.2总RNA提取 12

3.3 实时定量PCR结果 14

4.讨论 17

致谢 1

参考文献 2

前言

植物在长期的演化过程中,形成了许多抵抗病原生物侵袭的能力和特性,其中包括植物自身的免疫性。但植物并不具备适应性的免疫系统,它依靠固有免疫系统来抵御病原体的侵害。在长期进化过程中,植物形成了完整的信号网络用以调节各种环境胁迫引起的响应。蛋白质磷酸化和去磷酸化是调控细胞响应各种外源信号的重要机制,促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联途径在内源、外源信号传导过程中发挥着重要的作用。[1]

杨树(Popular)是一种重要的经济树木,具有较高的经济环保价值。杨树黑斑病由Marssonina属真菌(如杨盘二孢菌)引起,是其重要病害之一,主要危害植株的叶片和叶柄,可导致杨树光合效率下降并提早落叶,严重影响树木的生长量。目前,对杨树抗黑斑病的分子机制还是知之甚少。

本研究通过分析T89杨受杨盘二孢菌诱导后的应激反应途径中一些关键报告基因的动态表达情况,为进一步研究杨树与杨盘二孢菌互作分子机制奠定基础,为将来杨树抗病育种和遗传改良提供理论基础。

1 文献综述

植物在长期的进化过程中形成了一系列复杂有效的防御机制来抵御、破坏病原菌与病毒激发子的的侵害。通过一系列的抗病机制,植物一旦监测到病原物马上起始防御反应,并伴随着植物体内一系列的细胞和生理生化的变化。

总的来看,植物的抗病反应包括两类:过敏性反应(HR)和系统获得性抗性(SAR)。病原菌侵染植物后,在R基因(许多研究证明植物抗病反应是由R基因介导的)的作用下,植物发生HR。研究表明,HR是有病原菌诱导的在病原菌感染区域以及周围组织中发生的细胞的程序性死亡(PCD),于是病原菌被杀死而不会扩散到其它的健康组织中。HR是植物局部抗性的表现,这种局部抗性继而又引发整株植物对病原的广谱抗性,即系统获得性抗性(SAR)。SAR是指植物由坏死性病原物侵染或诱导因子处理后导致植株未侵染部位产生对后续多种病原物的增强抗性。在SAR反应中,包括水杨酸在感染组织和未感染组织中的积累以及一系列防卫基因包括病程相关蛋白(PR)的相继表达[1],[2]

1.1 R基因

在过去的几十年中,已经克隆得到一些植物抗病R基因,如烟草中的N,拟南芥中的HRT。它们都属于植物R基因的NB-ARS-LRR家族,结构上具有很强的保守性。其中亮氨酸富集区(LRRs)与蛋白质相互作用和相互识别有关。通过对烟草花叶病毒N蛋白的三个结构域分别进行突变,发现了N蛋白每一个结构域对病原菌的识别和信号转导都有重要的作用[3]

R基因产物的重要作用体现在对病原菌上一个相应的决定毒性的无毒基因(avr)产物的识别,并且激发植物下游的抗病信号的传递。根据Guard模型,每一个R蛋白都对应病原无毒蛋白产物Avr和一个宿主靶目标guardee。无毒蛋白产物作用于宿主靶蛋白激发病害,通过修饰改变guardee的四级结构。而R蛋白能够检测到guardee的这种变化,由此启动了植物的防御机制。可见,R蛋白在细胞的内稳态中起着监督的作用

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