【毕业学位论文】（Word原稿）油菜抗菌核病分子机制研究作物遗传育种博士论文

密级： 五 年 论文编号： 中国农业科学院 博士学位论文 油菜抗菌核病分子机制研究 I 摘 要 由核盘菌（ ) 起的菌核病是油菜的一种最主要的病害。目前高抗材料缺乏、油菜抗菌核病的分子机制尚不清楚，尚未找到关键的抗病基因。 目前世界各国的研究者以 拟南芥等模式植物为对象，已经 构建了植物病害防御反应的信号传导网络或分子机制，这个网络主要由 氧爆发（ 径、水杨酸途径和茉莉酸途径所构成，其中氧爆发途径，包括 生是植物防御反应的一个早期事件。 本研究首先 调查了病害防御反应信号传导分子甲基茉莉酸（ 苯丙噻重氮（ 杨酸类似物）和菌核病毒素草酸（ 油菜的诱导抗性表型及 然后以这些处理及菌核病接种处理为材料，构建 库，进行较大规模的 序，并从归并的 据库中选择已知的病害防御反应途径标记（ 基因， 进行表达分析，在此基础上， 以拟南芥防御信号传导网络为依据，首次推导构建了油菜对菌核病的防御反应分子网络，最后以产 2 一定浓度范围内这三种化学物质都诱导了油菜对菌核病的抗性。 色结果显示，菌丝在化学物质处理叶片中的生长都受到了抑制； 色结果表明，化学物质处理提高了 些结果预示着 抗性， 防御信号传导途径中的标记基因，如 莉酸途径中的标记基因）、 杨酸途径中的标记基因）、 述途径调控基因）、 氧爆发途径相关的基因）以及 几个病程相关蛋白基因在化学物质及接菌处理油菜中的时序表达结果显示，化学处理和病原接菌都能诱导这些基因的上调表达，这些基因在核盘菌接菌油菜中的表达规律与草酸处理中相似，这些结果表明油菜抗菌核病的分子机制与三条防御信号传导途径有关，抗病反应可以通过进而激活茉莉酸途径和水杨酸途径来实现。 为系统研究油菜抗菌核病分子机制，本研究以 S. 导处理油菜为材料构建了 库，并对 文库 中 9053 个 行分析。 大量的抗病基因（ 似物、转录因子、蛋白激酶和细胞壁相关基因的发现，预示着这些基因在油菜抗菌核病反应中起着重要调控作用。 找到 620 个防御反应相关的基因，他们可能在 油菜抗菌核病反应中起着重要作用。发现 了 一些拟南芥防御反应信号传导网络中的调控基因，如 明油菜中含有和拟南芥中相类似的信号传导网络。据防御基因的表达结果及 为了证明 对产 酸氧化酶（ 和葡萄糖氧化酶 (转基因油菜进行了抗菌核病机理研究。转 菜对 菌核病及草酸的抗性都有显著提高，而且通过对草酸的降解抑制了草酸处理造成的 述几个防御反应途径的标记基因的表达也被激活。转 菜抗病性增强， 述几个防 御反应途径的标记基因的表达也被激活。表明两种 转基因油菜通过产生的 杨酸介导的和茉莉酸介导的 信号传导 途径 ，从而引起油菜对菌核病的抗性。 关键词 油菜，菌核病，抗病机制， 据库，过氧化氢 I is of of of . in of At A to A)A)of 2O2 in In . 2O2 in SA . 053 of to a in to 053 of 2O2 in . XO O of in A , of 2O2 by A to . 2O2 an in of in on on LU in . of of by . by A. of . in is to of by 2O2 to to In to a A , 053 of II an in in 620 et of a in of . in to of In to 2O2 in . XO O (to 2XO . A of pH A 2O2 XO of O . 2O2 A of 2O2 to . I 目 录 第一章 绪论 . 2 核病菌的生物学特性 . 2 . 2 主 . 2 . 3 盘菌的生物学特性 . 3 盘菌的致病机理 . 5 盘菌的侵染方式 . 5 盘菌的致病机理 . 6 菜对菌核病抗病机制及抗病研究进展 . 7 核病抗病性鉴定方法比较 . 8 源和抗性遗传 . 8 菜对菌核病抗病机制 . 10 . 11 物抗病分子机制 . 13 物抗病基因及其信号传导 . 13 物防御反应 . 17 御反应基因及其表达调控 . 23 菜抗菌核病分子机制研究进展 . 28 能基因组学在植物抗病性研究中的应用 . 29 能基因组学的研究方法及 . 30 . 32 . 32 第二章 油菜对菌核病的诱导抗性 . 34 . 34 . 34 . 35 株培养及诱导处理方法 . 35 菌核培养 . 35 接菌方法及病害评价 . 35 . 36 组织化学观察 . 36 2. 36 果与分析 . 36 . 36 . 37 . 37 丝在 A 处理叶片中扩展受到抑制 . 38 处理的接菌叶中 . 39 . 40 三章 据库及防御反应分子网络初探 . 42 引言 . 42 实验材料 . 42 实验方法 . 42 料准备 . 42 库构建 . 42 列测定及表达序列标签 . 43 . 44 御反应分子网络初步分析 . 44 验结果 . 44 . 44 . 47 . 47 病基因（ 油菜防御反应中有重要作用 . 49 录因子和激酶在油菜抗菌核病机制中具有重要作用 . 50 胞壁相关基因在油菜抗菌核病过程中可能具有重要作用 . 51 菜中可能存在与拟南芥中类似的信号传导网络 . 51 . 54 第四章 油菜对菌核病诱导抗性分子机制 . 56 . 56 . 56 . 56 株培养 . 56 学物质诱导 . 56 核病原菌活体接种 . 56 . 56 实验结果 . 59 学物质诱导了叶片中防御反应基因表达 . 59 御反应基因在菌核病原菌接 菌种后的表达 . 63 分析与讨论 . 65 第五章 草酸氧化酶转基因油菜抗菌核病机制的研究 . 67 言 . 67 . 67 . 67 核 . 67 . 67 . 67 基因油菜的菌核病抗性鉴定 . 68 2. 69 草酸调查 . 69 . 70 . 70 实验结果 . 70 5代转 测 . 70 麦 . 71 转 . 71 . 72 降 . 74 . 75 . 75 分析与讨论 . 77 第六章葡萄糖氧化酶转基因油菜抗菌核病机制 的研究 . 80 . 80 . 80 . 80 核 . 80 . 80 . 80 基因油菜的菌核病抗性鉴定 . 81 2. 81 . 81 . 82 实验结果 . 82 株的 . 82 . 83 株对菌核病抗性增强 . 83 . 84 株中 量升高 . 85 株抗菌核病机制与 其它防御基因的诱导表达有关 . 85 分析与讨论 . 88 第七章 全文结论 . 90 参考文献 . 91 附录 信号传导相关的防御反应基因 . 108 致 谢 . 120 作 者 简 历 . 121 0 英文缩略表 英文缩写 英文全称 中文名称 落酸 坏血酸氧化酶基