泸定百合镰刀菌枯萎病抗性相关基因的筛选与克隆

马璐琳; 张艺萍; 崔光芬; 段青; 贾文杰; 杜文文; 王祥宁; 《农业科技与信息(现代园林) 》 2015

摘要：本研究以泸定百合(Lilium Sargentiae Wilson)为材料,构建其组培苗经百合尖孢镰刀菌侵染后的叶片SSH文库,从中筛选镰刀菌枯萎病抗病相关基因。从正向SSH文库中随机挑取300个单克隆测序后得到280条ESTs,进行功能比对分析后,除去未知功能、沉冗蛋白以及无同源序列,得到有功能的ESTs共168条,其功能涉及信号传导、蛋白质合成与代谢、抗病与防御、物质与能量代谢、转录相关等多种途径,其中有31条ESTs与抗病防御相关。从抗病防御相关基因中选取8条ESTs:过氧化氢酶(Catalase)、ATP 结合盒转运蛋白(ABC transporter)、Kunitz型胰蛋白酶抑制剂4(Kunitz trypsin inhibitor 4)、丝氨酸乙醛酸氨基转移酶(Serine-glyoxylate aminotransferase)、多聚泛素(Polyubiquitin)、脂氧合酶I(Lipoxygenase I)、丝氨酸/苏安酸蛋白激酶(Serine/Threonine-protein kinase )、抗坏血酸过氧化物酶(Arabidopsis thaliana),通过RT-PCR对其表达情况进行分析,发现经镰刀菌诱导后均为上调表达,推测它们可能参与了泸定百合镰刀菌枯萎病的抗病反应途径。根据半定量结果,选择过氧化氢酶(CAT)基因,通过RT-PCR结合RACE技术对其进行克隆,最终得到了一条长为1743bp的CAT基因全长c DNA序列,命名为Ls-Cat。序列比对分析发现该基因具有CAT基因家族的序列特征,其酶活性位点在54位氨基酸,包含过氧化氢酶近血红素配体区,C端具有Ser-Arg-Leu序列(SRL)和较保守的三肽序列(QKL),这些序列特征可能与过氧化氢酶基因的抗性作用相关;该基因与多种植物的CAT基因具有高度的同源性,与荷花和陆地棉的同源性达91%,与贯叶连翘的同源性为90%,与彩椒和人参的同源性为89%,与马蹄莲和烟草的同源性分别是88%和87%,与红掌和银杏的同源性分别为77%和73%。Ls-Cat基因在23个对镰刀菌表现不同抗感的百合品种中进行 PCR扩增结果发现:该基因扩增特异性条带在不同抗感品种中存在一定差异,在对镰刀菌表现抗性的10个亚洲百合、4个LA品系以及4个野生百合中都扩增出了明显的特异性条带,但特异性条带存在一定异同;而表现感病的5个东方百合品系中没有扩增出条带,扩增结果进一步证明该基因很可能与百合对镰刀菌的抗性有关。此外,泸定百合和岷江百合的特异性条带极相似,但条带与其他抗病品种差异较明显,而川百合、亚洲百合和LA品系的扩增条带相同,推测该现象与它们的亲缘远近有关。

关键词： 泸定百合 镰刀菌枯萎病 SSH文库 抗病基因 CAT基因