作者：赵珂
摘要：柑橘黄龙病(Huanglongbing,HLB)是世界柑橘产业最具毁灭性的病害,目前已经对50多个国家和地区柑橘产业造成了严重危害。其主要致病菌为韧皮部杆菌属难培养细菌‘Candidatus Liberibacter asiaticus’(CLas)。目前,柑橘产业上尚未发现抗病种质资源,寄主响应黄龙病菌危害的机制依然不清楚,致使柑橘黄龙病防控技术和抗病育种研究进展十分缓慢。植物系统获得性抗性(System acquired resistance,SAR)具有广谱性和持久性,是一种主动的增强型防御反应,已广泛应用于作物抗病育种。水杨酸甲酯(Methyl salicylate,MeSA)是SAR信号长距离运输的关键信号分子,在调控SAR介导的抗性中起关键作用。实验室前期研究暗示,MeSA正向调控柑橘黄龙病耐性;进一步分析发现,负责将水杨酸(Salicylic acid,SA)转换为MeSA的水杨酸羧基甲基转移酶(Salicylic acid carboxyl methyltransferase,SAMT)基因CsSAMT1与柑橘黄龙病耐性紧密相关,但其功能和调控机制有待解析。为了深入了解CsSAMT1调控柑橘黄龙病抗性的功能和机制,本研究通过体外酶活性分析CsSAMT1生化特征,并以前期获得的超量表达CsSAMT1转基因锦橙(Citrus sinensis Osbeck)为试材,从SA、MeSA和茉莉酸(Jasmonic acid,JA)激素含量变化、病原菌增殖、寄主细胞解剖结构变化、淀粉粒和胼胝质沉积、转录组水平等方面入手,研究了CsSAMT1调控柑橘黄龙病抗性的功能和机制。具体研究结果如下:1、CsSAMT1蛋白酶活性分析亚细胞定位结果显示,与对照相比,GFP-CsSAMT1融合蛋白主要富集在烟草细胞膜上。利用毕赤酵母真核表达系统,获得了CsSAMT1蛋白,分别以SA、JA、吲哚乙酸(Indole acetic acid,IAA)为底物,S-腺苷甲硫氨酸为酰基供体,体外酶促反应分析CsSAMT1酶活性和特异性,结果表明CsSAMT1具有特异性酰基化SA为MeSA的活性。2、超量表达CsSAMT1转基因植株的筛选对前期获得的转基因锦橙植株CsSAMT1表达水平进行实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,q RT-PCR)分析。结果显示,转基因植株中CsSAMT1表达水平明显高于野生型对照,共获得6株相对表达量10倍以上转基因植株。3、超量表达CsSAMT1转基因植株的激素含量测定激素含量测定结果表明,超量表达CsSAMT1转基因植株中MeSA、SA的含量均显著上升,分别是野生型对照的1.35-1.95倍、1.28-2.21倍;JA含量下降,与野生型对照相比,下降了1.62-2.52倍。结果表明,超量表达CsSAMT1能同时提高柑橘MeSA和SA含量,但抑制JA的积累。4、超量表达CsSAMT1转基因植株显著增强柑橘对黄龙病的抗性24个月的抗病评价表明,转基因植株发病时间长于野生型对照,且症状明显减轻。病原菌含量分析表明,感染CLas后第12、18、24个月,转基因植株病原菌含量均显著低于野生型对照。转基因植株中病原菌感染引起的韧皮部细胞增生、淀粉粒和胼胝质沉积均显著减轻。5、超量表达CsSAMT1转基因植株的转录组测序分析为了解析超量表达CsSAMT1影响的途径,本研究进一步对转基因植株进行了转录组测序分析。结果表明,超量表达CsSAMT1显著影响植物逆境胁迫与信号转导的生物过程,其中大量编码NBS-LRR型抗病蛋白的基因上调表达;糖/脂基化SA的基因下调表达、所有注释的与JA合成降解和信号转导相关的差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs)均上调表达。综上,本研究结果暗示,超量表达CsSAMT1通过增强SA与MeSA信号交流促进SA和MeSA积累、抑制JA积累、激活植物防御反应和信号转导途径的转录活性,这些变化有利于增强柑橘黄龙病的抗性。
文献注录：赵珂. 水杨酸羧基甲基转移酶基因CsSAMT1调控柑橘黄龙病抗性的功能与机制研究 [D]. . 2021.
报/刊名：《》，发表于2021
文献类型： [D]
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