木质素合成和MAPK信号通路在增强苦瓜抗枯萎病的应用制造技术

本发明专利技术公开了木质素合成和MAPK信号通路在增强苦瓜抗枯萎病的应用，通过控制苦瓜中PAL,CYP73A,CCoMT,CAD和POD基因中的一种或多种持续高表达促进苦瓜中木质素的合成，从而增强苦瓜抗枯萎病的能力；通过钙离子激活MAPK信号通路，诱导防御相关基因的表达。本发明专利技术还提供一种增强苦瓜抗枯萎病能力的方法，通过施加促进木质素合成的肥料或促进剂来增强苦瓜抗枯萎病能力。枯萎病能力。枯萎病能力。

【技术实现步骤摘要】
木质素合成和MAPK信号通路在增强苦瓜抗枯萎病的应用


[0001]本专利技术属于蔬菜抗病研究
，具体涉及木质素合成和MAPK信号通路在增强苦瓜抗枯萎病的应用。

技术介绍

[0002]苦瓜(Momordica charantia L.)是一种天然保健蔬菜，药理研究表明，苦瓜具有降血糖、抗氧化等保健作用，随着人们对苦瓜营养价值和诸多食疗功效认识的提高，苦瓜产业发展迅速，栽培面积逐年扩大。但在苦瓜生产中,由于多年连作导致土壤环境恶化,连作障碍日益严重,土传病害随之加重。苦瓜枯萎病是由尖孢镰刀菌苦瓜专化型(Fusarium oxysporum f.sp.momordicae)引起的一种典型的土传病害,在中国各苦瓜种植区均有发生,可造成苦瓜萎蔫干枯,最终全株死亡。据报道,苦瓜枯萎病一般发病率为15％～25％,严重时高达60％～80％,病害流行时田间出现大量死藤,给江西省苦瓜的生产带来严重经济损失。目前对苦瓜抗病基因的鉴定及抗病分子机制的研究尚不多见。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术采用尖孢镰刀菌苦瓜专化型致病菌接种BK0604(高抗)和LK0901(高感)，鉴定苦瓜对枯萎病的抗性相关基因。然后，通过RNA测序、抗氧化酶活性检测和超微结构分析，发现木质素生物合成和钙介导的MAPK信号通路可能调控木质素的形成，诱导与枯萎病抗性相关的致病相关(PR)基因的表达。为了更好地增强苦瓜抗枯萎病能力，本专利技术提供了木质素合成和MAPK信号通路在增强苦瓜抗枯萎病的应用。
[0004]本专利技术采用了下述技术方案：
[0005]本专利技术提供木质素合成和MAPK信号通路在增强苦瓜抗枯萎病的应用。
[0006]特别地是，通过控制苦瓜中PAL,CYP73A,CCoMT,CAD和POD基因中的一种或多种持续高表达促进苦瓜中木质素的合成，从而增强苦瓜抗枯萎病的能力。
[0007]特别地是，通过CaLM/CML通路介导NO来增强细胞壁抵抗能力，促进CaLM/CML同源基因表达水平来提高苦瓜抗病能力。
[0008]特别地是，通过钙离子调控CDPK及其下游Rboh基因的表达，催化组织中ROS(活性氧)的生成，通过抑制FLS2的表达来抑制ROS产量的快速增加。FLS2可与BAK1形成复合体，这可以将病原体相关的分子模式信号感知与转导联系起来。
[0009]特别地是，通过钙离子激活MAPK信号通路，诱导防御相关基因的表达。
[0010]本专利技术还提供一种增强苦瓜抗枯萎病能力的方法，通过施加促进木质素合成的肥料或促进剂来增强苦瓜抗枯萎病能力。
[0011]为鉴定苦瓜对枯萎病的抗病基因，本专利技术采用接种BK0604(高抗枯萎病)和LK0901(高感枯萎病)。通过然后通过RNA序列、抗氧化酶活性测定和超微结构观察，发现木质素生物合成和钙介导的MAPK信号通路可能通过调控木质素形成和诱导致病相关(PR)基因的表达参与了枯萎病的抗性。本专利技术还揭示了真菌感染、植物细胞壁分解代谢和调控途径之间
的分子关系。该研究结果为进一步研究枯萎病相关基因和分子育种提供了有价值的信息。
附图说明
[0012]图1为高抗、高感苦瓜表型和抗病指数；
[0013]图2为不同样本见差异表达的基因；
[0014]图3为20个差异表达基因在抗、感苦瓜品种中的表达模式；
[0015]图4为枯萎病菌侵染后2个苦瓜品种O
·2‑
产生速率的差异；
[0016]图5为枯萎病菌侵染后2个苦瓜品种POD酶活性的差异；
[0017]图6为枯萎病菌侵染后2个苦瓜品种CAT酶活性的差异；
[0018]图7为枯萎病菌侵染后2个苦瓜品种PAL酶活性的差异；
[0019]图8为枯萎病菌侵染后2个苦瓜品种SOD酶活性的差异；
[0020]图9为枯萎病菌侵染后抗、感苦瓜透射电镜图；
[0021]图10为枯萎病菌侵染后抗、感苦瓜叶片和根系表皮细胞的结构特征；
[0022]图11为木质素合成途径示意图；
[0023]图12为苯丙素生物合成途径基因表达谱；
[0024]图13为苯丙素合成途径中POD基因的表达谱；
[0025]图14为钙离子调节通路途径示意图；
[0026]图15为钙离子调控中相关差异基因热图。
具体实施方式
[0027]下面结合实施例对本专利技术进一步详细阐明。
[0028]实施例
[0029]通过对苦瓜根系枯萎病侵染多个时间点的测序，鉴定了其抗病相关调控基因。结果发现，多个比较组中均发现了DEGs，这些DEGs主要富集在苯丙素生物合成、苯丙氨酸代谢、植物与病原体互作，MAPK信号通路等途径。通过比较抗病品种和感病品种的差异，我们发现抗病品种合成木质素的相关基因表达水平显著改变，这些变化会导致更多木质素且进一步形成填充体阻止菌丝从木质部导管扩散。另外，抗病品种中MAPK信号通路相关基因表达水平可能特异性的更加激活，从而诱导更多或更早的抗病基因表达，从而增强抗病品种的抗病能力。枯萎病的侵染导致各种抗氧化酶活性显著增强，比如SOD，POD。而不同抗性品种之间超氧阴离子、PAL、CAT和MDA差异显著。总之，推测抗病苦瓜品种在受到致病菌侵染后为了防止菌丝的进一步入侵会形成更多的木质素，钙离子信号通路会激活活性氧和加固细胞壁，MAPK信号通路的激活诱导抗病基因表达。
[0030]1.试验材料与方法
[0031]1.1试验材料
[0032]供试材料为BK0604和LK0901，其中BK0604经多年多点人工接种鉴定、田间病圃鉴定及第三方检测为高抗枯萎病苦瓜品种，LK0901经多年多点人工接种鉴定、田间病圃鉴定及第三方检测为是高感枯萎病苦瓜品种。尖孢镰刀菌苦瓜转化型为本团队收集，经鉴定为强致病力菌株。两品种苦瓜种子先浸种17h，用纱布包裹置于32℃恒温培养箱中催芽，待种子露白后播于32孔穴盘中，每品种重复3次，每次30株。
[0033]试验处理：抗病品种为BK0604，未接种赋予代号RM，接种后6天赋予代号RI6、12天赋予代号RI12、接种15天赋予代号RI15。感病品种为LK0901，未接种赋予代号SM，接种后6天赋予代号SI6，12天赋予代号SI12，感病品种没有接种15天，原因是在15天的时候高感LK0901所有处理幼苗全部死亡。感性品种三个比较组为RM与RI6、RM与RI12、RM与RI15。感病品种两个比较组为：SM与SI6、SM与SI12。所以五个比较组为：RM与RI6、RM与RI12、RM与RI15、SM与SI6、SM与SI12。例：RM与RI6为抗病组BK0604中未接种与接种后6天的差异基因。
[0034]1.2真菌侵染试验
[0035]待苦瓜幼苗长至两叶一心时拔出,洗净根部基质,在枯萎病菌孢子悬浮液(1
×
106cfu
·
mL
‑1)中浸泡30min,然后重新栽入无菌基质中,置于人工气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.木质素合成和MAPK信号通路在增强苦瓜抗枯萎病的应用。2.根据权利要求1所述的木质素合成和MAPK信号通路在增强苦瓜抗枯萎病的应用，其特征是：通过控制苦瓜中PAL,CYP73A,CCoMT,CAD和POD基因中的一种或多种持续高表达促进苦瓜中木质素的合成，从而增强苦瓜抗枯萎病的能力。3.根据权利要求1所述的木质素合成和MAPK信号通路在增强苦瓜抗枯萎病的应用，其特征是：通过CaLM/CML通路介导NO来增强细胞壁抵抗能力，促进CaLM/CML同源基因表达水平来提高苦瓜抗病能力。4.根据权利要求1所述的木质素合成...

【专利技术属性】
技术研发人员：关峰，万新建，石博，张景云，
申请(专利权)人：江西省农业科学院蔬菜花卉研究所，
类型：发明
国别省市：