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茉莉酸甲酯诱导的小麦白粉病抗性和9个抗病相关基因表达间的关系

作　者: 刘靖
导　师: 牛吉山
学　校: 河南农业大学
专　业: 遗传学
关键词: 小麦白粉菌茉莉酸(JA) 抗性基因表达
分类号: S512.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

小麦（Triticum aestivum L.）白粉病是严重危害小麦生产的病害之一，它是由小麦白粉菌（Blumeria graminis (DC.) E.O. Speer f. sp. tritici Em. Marchal, Bgt）引起的世界性病害。培育抗性品种是控制小麦白粉病的经济、有效途径。由于白粉菌菌株变异频繁，新的毒性小种不断出现，导致小麦品种原有抗白粉病基因丧失抗性，这已成为抗病品种应用中一个突出的问题。研究小麦抗白粉病的主要信号分子和信号途径将有助于了解小麦的抗病分子机理。开展小麦抗病分子机理研究，可为小麦抗病育种提供理论依据，开拓抗病育种新途径，提高小麦抗病性，控制小麦病害流行。茉莉酸在小麦抗白粉病反应中是否起作用及其作用强度仍不清楚，为了明确茉莉酸对小麦白粉病抗性的诱导作用和对抗病相关基因的激活作用，以不同类型感白粉病的小麦品种“中国春”、“濮麦9号”和“周麦18”为材料，用不同浓度的茉莉酸甲酯喷施小麦幼苗叶片进行诱导，通过离体叶段培养法接种白粉菌进行抗性鉴定；用实时定量PCR技术检测叶片中PR1（PR1.1）、PR2（β,1-3葡聚糖苷酶）、PR3（几丁质酶）、PR4、PR5（类甜蛋白）、PR9（TaPERO，过氧化物酶）、PR10、TaGLP2a（类胚素蛋白）和Ta-JA2（茉莉酸甲酯诱导蛋白）基因的表达变化，分析了基因表达与抗病性变化间的关系。主要结果如下。1. MeJA浓度与抗病性提高间的关系：茉莉酸甲酯处理可以显著提高“中国春”、“濮麦9号”和“周麦18”对白粉菌的抗性水平。抗性提高与诱导的茉莉酸甲酯浓度有关。浓度为100μmol/L、250μmol/L时诱导抗性不明显，500μmol/L时有明显的诱导抗性，1.0 mmol/L以上具有显著的诱导效果。2. MeJA诱导时间与诱导抗性间的关系：诱导抗性可以从MeJA处理后12到96小时检测到，24小时诱导抗性最高，达到峰值。MeJA对小麦白粉病的抗性诱导具有明显的时间特性。推测其原因是MeJA诱导一定时间后相关防卫基因表达水平逐步达到峰值，抗病水平也达到最高水平。3. MeJA对抗病相关基因的诱导：MeJA对3个品种“中国春”、“濮麦9号”和“周麦18”中除TaGLP2a外的8个抗病相关基因的表达有显著激活作用，虽然存在一定差异，但变化趋势一致，在处理12、24或48 h后达到峰值。MeJA对PR9和PR1的诱导作用最强，可达100倍以上，对PR2、PR4、PR5、PR3、PR10和Ta-JA2的诱导作用强，可达10 ~ 70倍；对TaGLP2a没有明显作用。4. MeJA诱导的抗病性与抗病相关基因表达间的相关性：除TaGLP2a的表达变化与3个品种病情指数变化成正相关外，其余8个基因表达变化与3个品种的病情指数均成负相关。即TaGLP2a对MeJA诱导的抗病性无作用，相反，其余8个抗病相关基因的表达对MeJA诱导的抗病性均有不同程度的作用。茉莉酸诱导的抗病性增强与抗病相关基因的表达增强呈正相关，茉莉酸信号传导途径在小麦抗白粉病反应中起作用，对这一途径的调控可提高小麦的白粉病抗性。

全文目录

致谢  4-8
摘要  8-10
第一部分文献综述  10-26
  1 植物的抗病性  10-14
    1.1 植物的组成性防卫机制  10
      1.1.1 物理防卫屏障  10
      1.1.2 化学防卫屏障  10
    1.2 植物的主动防卫机制  10-14
      1.2.1 抗性中涉及的快速反应  11
      1.2.2 抗性中涉及的慢速反应  11-12
        1.2.2.1 过敏反应  11
        1.2.2.2 病程相关蛋白  11
        1.2.2.3 系统获得抗性  11-12
        1.2.2.4 诱导的系统抗性  12
      1.2.3 信号传导  12-14
        1.2.3.1 水杨酸及水杨酸信号传导途径  13
        1.2.3.2 茉莉酸及茉莉酸介导的信号传导途径  13
        1.2.3.3 乙烯信号传导途径  13-14
      1.2.4 信号传导的调控与互作  14
  2 小麦抗白粉病机制  14-21
    2.1 小麦白粉病  15
    2.2 小麦的抗白粉病基因  15-16
    2.3 防卫反应基因的研究  16-20
      2.3.1 防卫基因的概述  16
      2.3.2 病程相关蛋白  16-19
        2.3.2.1 PR 蛋白的分类  16-18
        2.3.2.2 PRs 的结构和功能  18-19
      2.3.3 茉莉酮酸酯诱导蛋白  19-20
    2.4 抗病信号途径基因的研究  20-21
      2.4.1 TaLRK  20
      2.4.2 TaXa  20-21
      2.4.3 TaEDR1  21
  3 基因表达分析的研究方法  21-26
    3.1 Northern 杂交  21-22
      3.1.1 Northern 杂交概述  21-22
      3.1.2 Northern 杂交的方法原理  22
    3.2 荧光定量PCR 技术  22-26
      3.2.1 荧光定量PCR 的基本概念  22-23
        3.2.1.1 扩增曲线  22
        3.2.1.2 标准曲线  22-23
        3.2.1.3 荧光阈值  23
        3.2.1.4 Ct 值  23
      3.2.2 荧光定量PCR 的数学原理  23
      3.2.3 荧光定量PCR 的化学原理  23-24
        3.2.3.1 非特异性荧光定量PCR（以SYBR Green 为例）  23-24
        3.2.3.2 特异性荧光定量PCR 方法（以Taqman 为例）  24
      3.2.4 荧光定量PCR 解析方法  24-25
        3.2.4.1 绝对定量解析方法  24-25
        3.2.4.2 相对定量解析方法  25
      3.2.5 荧光定量PCR 的应用  25-26
第二部分研究报告  26-42
  第一章茉莉酸甲酯对小麦白粉病抗性的诱导作用  26-30
    1 材料和方法  26-27
      1.1 植物材料  26
      1.2 小麦白粉菌菌株  26
      1.3 白粉病抗性鉴定  26-27
    2 实验方法  27
      2.1 茉莉酸处理  27
    3 结果与分析  27-29
      3.1 不同浓度MeJA 对小麦白粉病抗性的诱导作用  27-28
      3.2 MeJA 诱导时间与小麦白粉病抗性提高的关系  28-29
    4 讨论  29-30
  第二章茉莉酸甲酯诱导的小麦白粉病抗性与9 个抗病相关基因表达间的关系  30-42
    1 试验材料与方法  30-34
      1.1 主要仪器及供试试剂  30
        1.1.1 仪器  30
        1.1.2 试剂  30
      1.2 供试材料  30-31
        1.2.1 植物材料  30
        1.2.2 菌种材料  30-31
      1.3 试验方法  31-34
        1.3.1 茉莉酸甲酯处理  31
        1.3.2 白粉病鉴定  31
        1.3.3 RNA 提取和cDNA 合成  31-32
        1.3.4 实时荧光定量PCR  32-34
    2 结果与分析  34-40
      2.1 小麦叶片总RNA 的质量检测  34
      2.2 PCR 扩增效果  34-37
      2.3 MeJA 对小麦白粉病抗性的诱导作用  37-38
      2.4 MeJA 对小麦抗病相关基因表达的诱导作用  38-39
      2.5 MeJA 诱导抗性与抗病相关基因表达间的关系  39-40
    3 结论与讨论  40-42
参考文献  42-48
英文摘要  48-49

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