独脚金内酯感知相关基因MAX2在甜瓜与埃及列当识别过程中的功能研究

Orobanche are mainly distributed in the Northwestern, North China and Northeast of China. It can parasitic on Asteraceae, Leguminosae, Solanaceae, Cucurbitaceae, Cruciferae, Cannabaceae, Linaceae and Umbelliferae plant roots and caused large economical lose, but there is no effective control method. Breeding and planting resistant varieties is one of the most effective and economic ways to control orobanche parasitic. The germination of all Orobanche spp. depends on the reception of Strigolactones stimulation from host roots. Muskmelon (Cucumis melo) and Orobanche aegyptiaca as a study system were studied in this subject. Strigolactones signal transduction and perception-related Gene MAX2 in muskmelon and Orobanche aegyptiaca were cloneed and identified. The MAX2 specific RNA silencing vector for Orobanche aegyptiaca will be design, and then it will be transferred to the muskmelon and orobanche by agrobacterium transformation method. And its role and fungtion in mutual recogntion of muskmelon and Orobanche aegyptiaca will be studied. This study result will provide theoretical support for the development of resistance host plants to control orobanche.

列当主要分布于我国西北、华北和东北地区，其寄生于菊科、豆科、茄科、葫芦科、十字花科、大麻科、亚麻科和伞形科等多种植物根部，给这些作物造成严重损失，现有防治技术均无法完全控制列当危害，培育和种植抗列当品种是目前最为经济和有效的防治方法。列当种子受寄主植物根系分泌的独脚金内酯类物质刺激后才会萌发，本课题以甜瓜和埃及列当为研究体系，以独脚金内酯信号传递、感知关键基因MAX2作为研究对象，对甜瓜和埃及列当的MAX2基因进行克隆和功能验证后，采用RNAi技术，设计对埃及列当MAX2特异性的RNA沉默载体，通过农杆菌转化法将其分别转入甜瓜和列当中，研究其在埃及列当与甜瓜识别过程中的功能，为开发抗列当农作物品种提供理论支持。

埃及列当在新疆全境均有分布，给新疆的甜瓜、加工番茄等多种经济作物造成严重损失，培育和种植抗列当品种是目前最为经济和有效的防治方法，列当种子受寄主植物根系分泌的独脚金内酯类物质刺激后才会萌发，本研究克隆了甜瓜CmCCD7和CmCCD8基因，CmCCD7和CmCCD8在甜瓜“黄旦子”的根、茎、叶、芽中均有表达，其中以根中的表达量最高，芽中最少，构建了RNAi-CmCCD7和RNAi-CmCCD8载体，采用农杆菌介导法转入甜瓜“黄旦子”愈伤组织中，进行PCR和Southern杂交检测后各挑取RNAi-CmCCD7和RNAi-CmCCD8单克隆植株各一株进行后续试验。RNAi植株的分枝数和IAA的水平与未转基因的植株的分枝数量和IAA水平都非常接近。ABA在未转基因和rnai-73植株中比在rnai-84植株中高很多，rnai-84植株上的列当寄生率比其他两个植株的寄生率有显著降低。采用GR24、Fluridone和TIS108等萌发刺激物物处理埃及列当种子后，在预培养阶段有GA和BR合成的相关基因被激活，而且在测定内源激素含量时，发现这两种激素的含量也升高了，与基因表达情况一致。从转录组注释的数据中我们找到了3个与独脚金内酯相关的基因，MAX2和2个KAI2-like基因。进行分析后发现，萌发刺激物受体的相关基因已经在这个阶段得到表达。在GR24处理后，GA、ABA、乙烯和BRs合成代谢的许多相关基因也发生了显著变化，而且这些变化与其含量的变化一致。本研究筛选出了3种埃及列当种子萌发刺激物并明确了作用机制，对采用自杀式萌发防治列当提供了依据和参考。通过研究发表研究论文6篇，其中SCI收录论文2篇，申请国家发明专利1件，培养博士研究生1人，硕士研究生3人。