vigs技术高通量筛选棉花抗黄萎病相关基因

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1、中文摘要论文题目:VIGS技术高通量筛选棉花抗黄萎病相关基因专业:生物学硕士生:郑娜签名:_____________指导教师:韩榕齐放军签名:_____________摘要棉花黄萎病是由黄萎病菌引起的一种土传真菌维管束病害，严重危害棉花的生产，被称为“棉花的癌症”。棉花黄萎病危害严重，难以防控，很大程度上归咎于抗黄萎病抗源的缺乏，及对棉花抗黄萎病分子机理研究的欠缺，再加上生产上缺少行之有效的防控技术和措施。从基因水平上揭示棉花抗黄萎病的特征和机制，依然是揭示棉花抗黄萎病分子机理，提高棉花对黄萎病抗性的基础工作。然而长期以来，因受到研究材料的限制，以及研究手段的欠缺，从基因水平上

2、去研究和探索棉花抗黄萎病分子机理难度很大。病毒介导的基因沉默技术（virusinducedgenesilencing，VIGS）是利用反向遗传学策略揭示植物基因功能的重要技术之一，为从基因水平上揭示棉花抗黄萎病的分子机制提供了新的契机。本研究以中国农业科学院植物保护研究所棉花病害组选育的陆地棉(Gossypiumhirsutum)抗黄萎病品系——中植棉KV3为材料，在实验室前期抑制差减杂交和基因芯片分析的基础上，初步挑选出106个可能与棉花抗黄萎病相关的基因，并用病毒介导的基因沉默技术（virusinducedgenesilencing，VIGS）研究这些基因在棉花抗黄萎病中的

3、作用和功能。所利用的VIGS载体为棉叶皱缩病毒（Cottonleafcrumplevirus,CLCrV）改造。总共成功构建了6大类，62个VIGS基因载体。所构建的载体导入农杆菌后，用农杆菌侵染法进行基因沉默实验，靶向性沉默相对应的基因，然后用伤根法接种黄萎病菌，检测基因沉默棉花植株对棉花黄萎病抗性的变化情况。由此，利用VIGS这一反向遗传学的技术高通量地筛选出棉花抗黄萎病相关基因，为棉花抗黄萎病机制的研究，以及棉花抗病品种分子选育提供基础性工作。主要研究结果如下：1.利用CLCrV诱导的基因沉默体系，靶向性沉默叶绿素合成相关基因CHLI和CLA1，基因沉默后植株的叶片表现出

4、明显的黄化和白化表型；还确认了目的基因沉默植株中，目的基因的表达量也明显降低；且空载体转化对照植株与野生型植株对黄萎病菌的抗性无明显差异；说明该体系在中植棉KV3中可沉默目的基因，用于目的I山西师范大学学位论文基因功能的研究；2.运用VIGS技术高通量筛选棉花抗黄萎病相关基因，三轮重复试验筛选出8个与棉花抗、感黄萎病相关的基因。其中6个基因[Gh39（bZIP）、Gh24（GRAS）、Gh58（WRKY）、Gh55（EIN2）、Gh114（XTH）、Gh97（Drigent-likeprotein）]正调控棉花对黄萎病的抗性，2个基因[Gh15（bZIP）、Gh31（NAC5）

5、]负调控棉花对黄萎病的抗性；3.对其中的3个基因进行功能注释与表达特性分析。结果显示：Gh55为乙烯信号途径中的正向调控因子EIN2，利用VIGS技术沉默该基因，沉默植株接种黄萎病菌后，病症明显加重，说明该基因是一棉花黄萎病的正调控基因；沉默Gh97（Dirigent-likeprotein）的植株接种黄萎病菌后，症状显著加重，聚类分析结果显示该基因属于DIRb/d家族，且在根部的表达量很高，这些结果说明，Gh97可能在根部介导细胞发生木质化，从而阻止了黄萎病菌的入侵及繁殖，提高了棉花对黄萎病菌的抗性；Gh114是一种木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶(XTH)，沉默该基因的植株对黄萎

6、病菌更敏感，表明该基因可能通过改变植物细胞壁的结构，参与棉花对黄萎病菌的抗性。【关键词】棉花黄萎病；VIGS；高通量筛选；抗性相关基因【论文类型】基础研究II英文摘要Title：Cottonresistance-relatedgeneshigh-throughputscreenedbyVIGStechnologyresponsivetoVerticilliumdahliaeMajor：BiologyName：ZhengNaSignature：Supervisor：HanRongQiFangjunSignature：AbstractCottonVerticilliumwilt(C

7、VW),themostseverediseaseincotton,whichisasoilbornvascularspreadingfungusdiseasecausedbyVerticilliumdahliae.CVWcausesdramaticyieldlossesworldwide,knownas"cancerofcotton".BreedingresistancevarietiesshouldbethemosteconomicalapproachonCVM’spreventionan