密級： 五 年 論文編號： 中國農業(yè)科學院 博士學位論文 油菜抗菌核病分子機制研究 I 摘 要 由核盤菌（ ) 起的菌核病是油菜的一種最主要的病害。目前高抗材料缺乏、油菜抗菌核病的分子機制尚不清楚，尚未找到關鍵的抗病基因。 目前世界各國的研究者以 擬南芥等模式植物為對象，已經(jīng) 構建了植物病害防御反應的信號傳導網(wǎng)絡或分子機制，這個網(wǎng)絡主要由 氧爆發(fā)（ 徑、水楊酸途徑和茉莉酸途徑所構成，其中氧爆發(fā)途徑，包括 生是植物防御反應的一個早期事件。 本研究首先 調查了病害防御反應信號傳導分子甲基茉莉酸（ 苯丙噻重氮（ 楊酸類似物）和菌核病毒素草酸（ 油菜的誘導抗性表型及 然后以這些處理及菌核病接種處理為材料，構建 庫，進行較大規(guī)模的 序，并從歸并的 據(jù)庫中選擇已知的病害防御反應途徑標記（ 基因， 進行表達分析，在此基礎上， 以擬南芥防御信號傳導網(wǎng)絡為依據(jù)，首次推導構建了油菜對菌核病的防御反應分子網(wǎng)絡，最后以產(chǎn) 2 一定濃度范圍內這三種化學物質都誘導了油菜對菌核病的抗性。 色結果顯示，菌絲在化學物質處理葉片中的生長都受到了抑制； 色結果表明，化學物質處理提高了 些結果預示著 抗性， 防御信號傳導途徑中的標記基因，如 莉酸途徑中的標記基因）、 楊酸途徑中的標記基因）、 述途徑調控基因）、 氧爆發(fā)途徑相關的基因）以及 幾個病程相關蛋白基因在化學物質及接菌處理油菜中的時序表達結果顯示，化學處理和病原接菌都能誘導這些基因的上調表達，這些基因在核盤菌接菌油菜中的表達規(guī)律與草酸處理中相似，這些結果表明油菜抗菌核病的分子機制與三條防御信號傳導途徑有關，抗病反應可以通過進而激活茉莉酸途徑和水楊酸途徑來實現(xiàn)。 為系統(tǒng)研究油菜抗菌核病分子機制，本研究以 S. 導處理油菜為材料構建了 庫，并對 文庫 中 9053 個 行分析。 大量的抗病基因（ 似物、轉錄因子、蛋白激酶和細胞壁相關基因的發(fā)現(xiàn)，預示著這些基因在油菜抗菌核病反應中起著重要調控作用。 找到 620 個防御反應相關的基因，他們可能在 油菜抗菌核病反應中起著重要作用。發(fā)現(xiàn) 了 一些擬南芥防御反應信號傳導網(wǎng)絡中的調控基因，如 明油菜中含有和擬南芥中相類似的信號傳導網(wǎng)絡。據(jù)防御基因的表達結果及 為了證明 對產(chǎn) 酸氧化酶（ 和葡萄糖氧化酶 (轉基因油菜進行了抗菌核病機理研究。轉 菜對 菌核病及草酸的抗性都有顯著提高，而且通過對草酸的降解抑制了草酸處理造成的 述幾個防御反應途徑的標記基因的表達也被激活。轉 菜抗病性增強， 述幾個防 御反應途徑的標記基因的表達也被激活。表明兩種 轉基因油菜通過產(chǎn)生的 楊酸介導的和茉莉酸介導的 信號傳導 途徑 ，從而引起油菜對菌核病的抗性。 關鍵詞 油菜，菌核病，抗病機制， 據(jù)庫，過氧化氫 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 錄 第一章 緒論 . 2 核病菌的生物學特性 . 2 . 2 主 . 2 . 3 盤菌的生物學特性 . 3 盤菌的致病機理 . 5 盤菌的侵染方式 . 5 盤菌的致病機理 . 6 菜對菌核病抗病機制及抗病研究進展 . 7 核病抗病性鑒定方法比較 . 8 源和抗性遺傳 . 8 菜對菌核病抗病機制 . 10 . 11 物抗病分子機制 . 13 物抗病基因及其信號傳導 . 13 物防御反應 . 17 御反應基因及其表達調控 . 23 菜抗菌核病分子機制研究進展 . 28 能基因組學在植物抗病性研究中的應用 . 29 能基因組學的研究方法及 . 30 . 32 . 32 第二章 油菜對菌核病的誘導抗性 . 34 . 34 . 34 . 35 株培養(yǎng)及誘導處理方法 . 35 菌核培養(yǎng) . 35 接菌方法及病害評價 . 35 . 36 組織化學觀察 . 36 2. 36 果與分析 . 36 . 36 . 37 . 37 絲在 A 處理葉片中擴展受到抑制 . 38 處理的接菌葉中 . 39 . 40 三章 據(jù)庫及防御反應分子網(wǎng)絡初探 . 42 引言 . 42 實驗材料 . 42 實驗方法 . 42 料準備 . 42 庫構建 . 42 列測定及表達序列標簽 . 43 . 44 御反應分子網(wǎng)絡初步分析 . 44 驗結果 . 44 . 44 . 47 . 47 病基因（ 油菜防御反應中有重要作用 . 49 錄因子和激酶在油菜抗菌核病機制中具有重要作用 . 50 胞壁相關基因在油菜抗菌核病過程中可能具有重要作用 . 51 菜中可能存在與擬南芥中類似的信號傳導網(wǎng)絡 . 51 . 54 第四章 油菜對菌核病誘導抗性分子機制 . 56 . 56 . 56 . 56 株培養(yǎng) . 56 學物質誘導 . 56 核病原菌活體接種 . 56 . 56 實驗結果 . 59 學物質誘導了葉片中防御反應基因表達 . 59 御反應基因在菌核病原菌接 菌種后的表達 . 63 分析與討論 . 65 第五章 草酸氧化酶轉基因油菜抗菌核病機制的研究 . 67 言 . 67 . 67 . 67 核 . 67 . 67 . 67 基因油菜的菌核病抗性鑒定 . 68 2. 69 草酸調查 . 69 . 70 . 70 實驗結果 . 70 5代轉 測 . 70 麥 . 71 轉 . 71 . 72 降 . 74 . 75 . 75 分析與討論 . 77 第六章葡萄糖氧化酶轉基因油菜抗菌核病機制 的研究 . 80 . 80 . 80 . 80 核 . 80 . 80 . 80 基因油菜的菌核病抗性鑒定 . 81 2. 81 . 81 . 82 實驗結果 . 82 株的 . 82 . 83 株對菌核病抗性增強 . 83 . 84 株中 量升高 . 85 株抗菌核病機制與 其它防御基因的誘導表達有關 . 85 分析與討論 . 88 第七章 全文結論 . 90 參考文獻 . 91 附錄 信號傳導相關的防御反應基因 . 108 致 謝 . 120 作 者 簡 歷 . 121 0 英文縮略表 英文縮寫 英文全稱 中文名稱 落酸 壞血酸氧化酶基