云南大学解析植物SSH文库

中国教育装备采购网2013-12-05 13:37围观105次我要分享

  来自云南大学生命科学学院,云南农业大学等处的研究人员以云南普通野生稻为材料, 利用抑制差减杂交技术(SSH), 构建了白叶枯病菌胁迫的云南普通野生稻特异表达基因的差减文库,并对其抗病相关基因进行了深入分析。这一研究成果公布在《中国科学: 生命科学》上。

  水稻白叶枯病是由革兰氏阴性菌(黄单胞杆菌水稻变种Xanthomonas oryzae pv.oryzae, Xoo)引起的一种细菌性叶病斑病, 已成为水稻(Oryza sativaL.)生产中的最主要病害之一, 在亚洲稻区发生尤为严重, 可以造成水稻减产20%~30%, 严重时甚至可能导致绝收。

  近年来杂交水稻的普遍种植大幅度提高了水稻总产量, 但是由于杂交水稻来源于雄性不育系、保持系等, 可遗传的变异很小, 更易感染白叶枯病, 因此, 很多学者相继开展了对该病的研究. 水稻对白叶枯病的抗性遗传表现为寄主与病原菌的互作关系, 即水稻抗病基因(R基因)与白叶枯病菌无毒基因之间的特异性互作, 其抗性机理之一也是最主要的抗性机制是R基因介导的抗性 。

  SSH(suppression subtractive hybridiz- ation)技术的广泛应用为抗性基因的发掘提供了较好的技术支持. 该技术可以方便地分离植物发育过程中特定发育阶段和特定组织器官差异表达的基因, 为揭示植物生长发育过程中的分子机理奠定基础, 也可以分离各种生物胁迫条件诱导表达的抗性相关基因。

  普通野生稻(Oryza rufipogonGriff)高抗白叶枯病, 含有丰富的白叶枯病抗性基因, 其中来源于野生稻的抗白叶枯病基因Xa23是由章琦等人从普通野生稻中鉴定出来的, 该基因抗谱最广, 是一个完全显性的全生育期抗性基因. 在已鉴定的水稻白叶枯病抗性基因中全生育期表达、容易利用的广谱抗性基因有限, 而目前从普通野生稻中发掘的白叶枯病抗性基因甚少, 对普通野生稻的抗病分子机制也尚不清楚。

  为此在这项研究中,研究人员通过SSH技术构建云南普通野生稻抗白叶枯病文库, 快速获得白叶枯病菌胁迫诱导表达的抗性基因, 进而利用生物信息学分析方法, 找到参与白叶枯病防御反应的抗性基因, 为从云南普通野生稻中分离克隆相关的白叶枯病抗性基因提供理论依据, 为培育抗病水稻新品种提供功能基因. 同时对云南普通野生稻抗白叶枯病的分子机制进行探讨, 为从基因分子角度认识云南普通野生稻抗病分子机制奠定了基础。

  研究人员通对文库所有阳性单克隆进行测序, 聚类分析后共获得494条高质量的表达序列标签(EST). 经过BlastN分析, 有417条与已知功能的序列有较高同源性; 经BlastX分析, 有104条EST与未知功能蛋白或假定蛋白有较高相似性, 49 条EST未能找到同源匹配, 341 条EST与已知功能蛋白有较高同源性。

  初步分析发现, 这些基因主要涉及能量代谢、蛋白质代谢、核酸代谢、防御与抗逆应答反应、信号转导、光合作用及膜运输等代谢过程. 使用半定量RT-PCR研究了7个可能与白叶枯病抗性相关的EST序列在云南普通野生稻对照和白叶枯病菌处理的叶片中的表达情况, 并获得这些基因的表达谱。

  结果发现, 克隆编号为OR7, OR68和OR826的EST受白叶枯病菌胁迫诱导上调表达, 其中OR826 EST在蛋白数据库中无同源序列, 可能是一类新的白叶枯病抗性基因, 而组成型表达的OR143 EST在对照和接菌处理的叶片中均能检测到其mRNA的表达, 但其表达量在白叶枯病菌胁迫48 h后逐渐增强, 推测这些基因直接参与了云南普通野生稻抗病防御反应。

  这一研究为从云南普通野生稻中发掘和克隆新的白叶枯病抗性基因提供了理论依据, 为进一步研究云南普通野生稻抗白叶枯病的分子机制奠定了基础。

来源:生物通

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