Pk-αts高表达提高红松对松材线虫耐病性

摘要：

松材线虫的北扩已经在东北局域引发毁灭性灾害,对东北林区顶级生态群落的重要组成树种红松构成重大威胁.对丰富红松与松材线虫互作分子机理的研究,为耐病红松选育奠定理论基础.人工接种鉴定 20 个家系红松对松材线虫的耐病性差异,并将不同家系红松分为耐病、感病和高感 3 类.提取耐病和高感红松核糖核酸(RNA)进行转录组测序,筛选并克隆红松耐病相关的α-松油醇合酶基因Pk-αts.RT-qPCR随机检测 4 个耐病、2 个感病和 4 个高感红松Pk-αts表达量,计算此 10 个家系红松相对耐病指数,分析Pk-αts表达量与红松相对耐病指数的相关性.结果表明,接种松材线虫 20 d后耐病红松仅数根针叶褪绿,平均相对耐病指数为 0.88,而高感红松表现出局部松针变红,平均相对耐病指数为 0.09.转录组鉴定到在耐病红松差异上调表达且在高感红松无变化或下调表达的基因 1 770 个,其中Pk-αts在耐病红松的相对表达量为2.83,极显著,但在高感红松中相对表达量为-1.27.基因克隆得到Pk-αts长度为1 230 bp.该基因编码蛋白质由409 个氨基酸构成,等电点为 5.55,相对分子质量为 47.60 ku,经比对后与α-松油醇合酶基因同源性最高,且含有植物单萜烯合成酶DDxxD、RRx8 W保守基序及Terpene_synth等结构域,符合单萜烯合成酶结构特征.RT-qPCR检测耐病红松的Pk-αts基因表达上调(平均表达量为 1.39),感病和高感红松Pk-αts基因不变或下调表达,表明在侵染早期,Pk-αts基因的上调表达与红松耐病时空同步.Pk-αts表达量与红松相对耐病指数显著正相关(皮尔逊系数为 0.911,P<0.01),表明Pk-αts基因的上调表达提高了红松耐病性.综上所述,不同家系红松对松材线虫耐病性不同,部分红松具有一定耐病性,Pk-αts基因上调表达减轻了发病症状,有助于提高红松对松材线虫的耐病性.以Pk-αts基因作为检测靶标可用于红松耐病性鉴定,有助于耐病红松选育.

关键词：松材线虫、红松、α-松油醇合酶基因、耐病性

所属期刊栏目：39

分类号：S154.5(土壤学)

资助基金：国家自然科学基金;辽宁省教育厅基本科研面上项目

在线出版日期：2023-10-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：22-30