一种油桐LRR类抗枯萎病基因vfLRR的分离与功能鉴定

Tung fusarium wilt is the worst disease, and had been serious in the last century and recently. Our standing of tung tree Fusarium wilt resistance mechnism is sill in its infancy. Resistance gene acquisition is important for clarification of tung tree Fusarium wilt resistance mechnism.On the basis of investigation and isolation of tung Fusarium oxysporum,and screening for obtain vfLRR gene with leucine-rich repeats from tung,the project aimed to study F.oxysporum influence on vfLRR expression by employing inoculation, qRT-PCR and DsRed protein fuse techniques; clarify the effect of vfLRR on Fusarium wilt resistance by gene compensation experiment; and indentify whether the effect of vfLRR on F. oxysporum dependent on NPR signal pathway through transformation of Arabidopsis thaliana double mutant(atlrr, atnpr1). The study indicated to identify the vfLRR function in tung fusarium wilt resistance and enrich the gene resources for tung disease resistance breeding, which held promise for clarifying tung fusarium wilt resistance mechnism.

油桐枯萎病是油桐病虫害中最严重的一种毁灭性病害，初期较难鉴别，防治效果不理想，发病机制尚不明确。挖掘油桐抗枯萎病基因，对阐明油桐抗枯萎病分子机制和基因工程抗性育种有重要科学指导作用。本项目在近两年赴病区调研、分离获得油桐枯萎病病原菌Fusarium oxysporum专化型，及初步筛选获得油桐LRR类抗病基因vfLRR基础上，拟5'RACE获得基因全长；通过油桐苗病原菌接种处理、实时定量PCR技术和荧光融合蛋白技术分析油桐抗枯萎病反应中vfLRR的响应规律；通过vfLRR补偿拟南芥突变体实验，揭示vfLRR表达对植株抗枯萎病反应能力的影响；通过拟南芥双突植株的vfLRR转化实验，确定vfLRR介导的抗枯萎病反应是否依赖于植物抗性NPR1信号通路。通过上述研究，阐明油桐vfLRR基因在抗油桐枯萎病反应中的功能，丰富油桐抗病遗传育种工程中重要遗传资源，为深入阐明油桐抗枯萎病反应机理奠定基础。

油桐枯萎病是油桐主要栽培种三年桐的毁灭性的病害，防治效果不理想。本研究项目利用枯萎病病原菌Fusarium oxysporum侵染感病三年桐和抗病千年桐后的根部不同时期的比较组测序分析，获得了LRR抗性蛋白受体激酶基因家族LRR-RLK（感病三年桐269个，抗病千年桐253个），系统进化树分析显示三年桐和千年桐一起分为16支。分析了在F. oxysporum专化型侵染前后不同时期（即未侵染0、侵染前期1、侵染中期2和侵染后期3）的差异基因表达谱（DGE），对三年桐和千年桐中一对一直系同源基因LRR-RLK的表达进行聚类、比较分析发现，绝大多数直系同源基因LRR-RLK在三年桐、千年桐中的表达模式是相似的，少数基因呈现不同表达模式，表现为在千年桐中表达量上调、三年桐中表达量下降，或反之。我们选取上述差异表达基因LRR-RLK类群进行后续重点分析。挑取上述候选基因之一VfLRR1，通过5'RACE 获得基因全长；实时定量PCR 技术验证油桐枯萎病病原菌F. oxysporun侵染反应中VfLRR 的响应规律；构建了VfLRR1重组表达载体转化野生型和突变型拟南芥，获得阳性转化子。通过上述研究，初步探明了感病三年桐和抗病千年桐LRR-RLK基因家族在油桐枯萎病应答过程中的表达变化规律及两者差异，为深入阐明油桐LRR-RLK在抗枯萎病反应中的分子机理奠定基础。