番茄ShARPC5抗白粉病功能分析

摘要：

[目的]白粉病(powdery mildew)是番茄生产上的重要病害,严重影响番茄的产量.番茄基因组测序工作的完成为抗病基因挖掘提供了重要的信息资源.ARP2/3(actin-related protein 2 and 3)复合体是肌动蛋白微丝骨架动力学的主要调控因子,能够参与包括响应外界胁迫等多种细胞学过程.本研究通过对番茄ARPC5(actin-related protein C5)进行克隆和抗病功能验证,为番茄基因组信息完善、抗病机制解析和分子育种等方面打下基础.[方法]从番茄LA1777(Solanum habrochaites)cDNA中PCR扩增ShARPC5,使用DNAMAN 6.0进行多序列比对;MEGA 6.0构建系统发育树;应用在线工具ProtComp v.9.0进行亚细胞定位预测.利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)比较接种白粉菌(Oidium neolycopersici,On-Lz)后高感品种Moneymaker(MM)和高抗品种LA1777中番茄ARPC5的表达特征,分析白粉菌侵染与ARPC5表达的相关性.应用病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术进一步验证该基因在番茄中的抗病功能,观察沉默株和野生型株系接种后表型变化,利用台盼蓝和DAB染色法检测植株产生过敏性坏死和H2O2的能力,并检测ShARPC5沉默后一些与植物抗病相关标记基因的表达变化.采用农杆菌浸花法遗传转化拟南芥过表达ShARPC5植株,观察转基因和野生型株系接种后表型变化,并统计单病斑分生孢子数.[结果]从番茄品种LA1777中克隆到ShARPC5,编码132个氨基酸残基,包含一个保守的P16-Arc结构域.与番茄MM-白粉菌亲和互作相比,非亲和互作的番茄品种LA1777在接种白粉菌后,ShARPC5显著上调表达,尤其在接种后18 h.在番茄上沉默ShARPC5能够增加植株对白粉菌On-Lz的敏感性,防卫反应基因PR1b1显著下调表达.组织学观察显示与对照植株相比,ShARPC5沉默植株接种后诱导产生过敏性坏死和活性氧减少.在烟草上瞬时过表达ShARPC5能够诱导产生坏死斑.相反,在拟南芥上过表达ShARPC5能够增加植物的抗病性.[结论]ShARPC5是番茄响应白粉菌侵染的重要基因,可减轻番茄白粉病的发病程度,在番茄抗白粉病机理研究方面具有较大的应用价值,可作为番茄抗白粉病分子育种的一个候选基因.

关键词：番茄白粉病、抗病性、肌动蛋白微丝骨架、ARP2/3复合体、ARPC5

所属期刊栏目：53

资助基金：国家自然科学基金;陕西省重点产业创新链项目;西北农林科技大学试验示范站基地科技创新与成果转化项目;高等学校学科创新引智计划

在线出版日期：2020-06-08（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：65-73