南瓜CmbHLH87转基因烟草对白粉病的抗性研究

【作者】 郭卫丽； 陈碧华； 郭言言； 陈学进； 李庆飞； 杨和连； 李新峥； 周俊国；

【机构】 河南科技学院园艺园林学院河南省园艺植物资源利用与种质创新工程技术研究中心；

【摘要】 瓜类白粉病是一种严重影响露地和温室瓜类种植的真菌病害,在南瓜果实生产中后期和设施生产坐果前期极易爆发。南瓜抗病材料匮乏,药剂对白粉病防治效果不佳,同时药剂的使用带来食品安全隐患,加剧环境污染。因此,研究南瓜抗白粉病机制,利用抗性基因培育抗性品种,是从根本上防治白粉病的有效途径。然而南瓜的抗性分子机制研究很少。通过对抗性南瓜材料的转录组学分析鉴定了抗病相关同源bHLH转录因子基因,对bHLH87同源基因CmbHLH87进行抗病性的功能研究,以期为南瓜抗病品种培育提供有价值的基因信息,有助于揭示CmbHLH87的分子机制。以南瓜抗白粉病自交系‘112-2’与高感白粉病自交系‘九江轿顶’为材料,采用同源克隆法克隆CmbHLH87全长。采用实时定量PCR技术分析CmbHLH87在白粉病和外源物质处理下的表达模式;构建CmbHLH87过量表达载体,采用农杆菌介导的叶盘法转化烟草,获得转基因植株;分析转基因烟草对白粉病、青枯病和疮痂病的抗性,以及该基因调控的信号转导相关基因的表达模式。结果表明,CmbHLH87定位于细胞核。对抗性材料‘112-2’和高感材料‘九江轿顶’幼苗进行白粉菌接种、H2O2、水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)、茉莉酸(MeJA)、乙烯利(Eth)和NaCl外源处理,分析CmbHLH87的表达模式,自交系‘112-2’CmbHLH87表达受白粉菌下调和H2O2上调,与‘九江轿顶’中的表达不同;ABA、MeJA、Eth和NaCl处理两种材料均诱导其表达。与野生型对照相比,CmbHLH87超量表达转基因烟草表现出叶片上的白粉症状减轻,侵染点的细胞坏死加速和H2O2的积累增强。白粉菌接种的转基因烟草PR1a、PR5和NPR1的表达水平高于野生型,表明转基因烟草可能通过上调SA防御信号转导途径增强对白粉病的抗性。此外,将引起青枯病和疮痂病的细菌病原体注入烟草叶片,发现转基因烟草的萎黄和变黄程度较轻,且感染位点的细菌浓度显著低于野生型,表明CmbHLH87过量表达烟草对青枯病和疮痂病的抗性也增加。更多还原