番茄和白粉菌互作细胞学和转录组学分析

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1、摘要番茄向粉病(Oidiumneolycopersic∥是一个tH=界范围内传播的真菌病害，对罨茄(Solanum]ycoperslcum)的生产特别是温室生产造成了很人的危害。本论文在细胞需I转录水平上分析了显性，隐性基因和主效俨叩L控制的抗性机理。研究采朋了cDNA-AFLP的方法，以1F接种为对照分析了病酱诱导的感病，显性单基因和多基田抗性遗传材料的基闻表达差异(第二章)。结果表明在岙茄和向粉病菌亲和互作中番茄的上调表达基冈数是1#亲和互作中的2倍。抗性基冈和R-OTL介导的对白粉病菌的抗性反麻和感病反应在很大程度

2、上诱导了相同的基因，人约40％的这些基冈在抗性基闪和／或』F-QTL介导的抗性反应中表达较早，而其它的基因表达表现相似的时序性。通过序列分析发现，抗性反应特异性或者抗性反应中表达较早的若异表达的cDNA—AFLP片段(differentiallyexpressedtranscriptderivedfragment，DE-TDF)主要来自植物防御反廊和信号转导相笑基闻，而具有相似时序性的DE—TI)F则来臼调讧和管家基冈。冈而我们认为抗病和感病反应可能诱导了相似的墓田，而这些基肉表达的时序性若异对胥茄和闩粉病菌互作的展终结

3、果至笑重要。为了更好地研究不同基冈或Q11。控制的抗性反应机理，在细胞和转录水平上分析了以感病材科(Moneymaker，埘)为遗传背景的含有显性抗性基冈刃一t刃—0讲—厉们—西鲥—疗和倒—最隐性抗性基冈口，—2和不同QTL组合的近等基冈系(NIL)对白粉病曲的抗性反麻(第二章和第瓦章)。显微镜分析结果显示这些基冈和QTL控制的抗性反麻，¨丁以表现在白粉病菌和前茄互作的不同阶段。躲在g-QTL介导的抗性反应中起土导作HJ并且住3个俨qTL之间表现加性，而穿透性乳突，小液泡和吸器墓质结构异常化也和抗性反应相关但不具有加性效

4、麻。含有不同的^LQTL的NIL表现不同类础的坏死细胞。俨町L的聚合可以导致和刃一，介导的单基冈控制抗性相当的高抗水平，而且这种效应产生土要是冈为坏死细胞比率的升高(第四章)。此外，含有相同的R-QTL姊妹NIL的可以具有不同的抗性表现，例如，接种F1粉病匦的含有3个R—QTL的两个姊妹NIL的叶片上表现不同人小的坏步E斑。小的坏死斑意味着快述的反麻和植物可以川比较小的代价完成抗病过程。闪而，含有多个R-QTL并且表现较小坏北斑的礴茄植株应该可以作为一个比较好的抗病亲本应蹦到抗病育种中。含有跨性抗性基冈口，—幺显性抗性基

5、闪倒一，和O／-4的册茄品系的抗性反应分别和乳突形成，快速陬利慢性HR相关。cDNA—AFLP和RT—PCR分析表明它f『J的基冈表达谱不同。人部分的讲一』介导的抗性和感病反麻中都表达的基冈没有在们叫介导的抗性反麻中表达，在ol-2介导的抗性反麻中没有或者比较晚表达。RT—PCR分折显示ol-2介导的抗性反麻和已知的水杨酸(SA)，茱莉酸(JA)以及乙烯防御反麻途径无天。网而，我们推测O卜2蛋向可能是一个册茄白粉稍菌亲和互作所必须的感病冈子，或者ol-2介导的抗性反麻采埘了兄外一种新的防御反成途径。乙烯防御反应途彳争参与

6、讲一4介导的抗性反麻，但是水杨酸和菜莉酸防御反麻途径和01-4介导的抗性反麻不相天。脂氧化群(LOX)在叫一4和∥誓介导的抗性反麻起妪要作川，同时这种脂氧化酶破证实不是13LOX异构酶。另外，们一，介导的抗性反廊和水杨酸和乙烯防御反麻途释可能相荚，但是需要进一步实验验证(第二章)。根据以上的实验结果，使用78个经过挑选的引物组合对含有不同俨QTL组合和讲一』的NIL以及感病材料删进行了进一步的cDNA—AFLP分析。在显示的人约4000个条带中204个属丁差异表达。其中72个DE-TDF只与基冈璎有关和处理不相关，132

7、个DE-TDF和处理相关。在亲利和非亲和互作中表现相同上调时序性的DE-TI)F被认为来自于汞l基础防御反应或者亲和反应相关基因，这些基因的表达可能是被成功侵入的细胞反应的体现。那些在1F亲和互作中表现较早表达时序性的基因被发现在感病植株中被系统性诱导。水杨酸和过氧化氢可能是这些单基冈和多基因控制的番茄抗病材料的抗性反应中的重要信号分子。一小部分的特异著异表达的和调1，转录和信号转导相关的基冈可能负责着防御反麻途径的精细调节。通过电子(in-Mlico)作图确定了一个位于四叫和R-QTLI的区域的们一，或者R--ffrL

8、l的候选基因。通过综合分析以上的结果并且薷J相关文献资料比较，我们得剑以F结论：需茄自粉病抗性可以表现住番茄和白粉病曲互作的不同阶段。病菌诱导的罱茄转录组变化在亲和且作和慢性弧(们一，和R--QTL)引起的1F亲和互作间具有保守性利数鼙性筹异的特点。此外，快速职(01-4)和乳突形成(ol哟介导的非亲和且作中甭茄转录