云南野茄资源黄萎病抗性机理研究

Verticillium wilt, a great dangerous disease to plant vascular, seriously influenced the yields and qualities of tomato, eggplant, cotton, potato and other important crops. So the related studies on Verticillium wilt had became the research hotspot of every countries' breeding experts. Yunnan is rich in the wild eggplant resources which were almost diseases and insect resistance genes present in. However, at present, the utilization of wild eggplant resources is insufficient, and the resistance mechanism to Verticillium wilt is not clear. The collected wild eggplant resources in Yunnan were taken as the research materials in this project, the resistance identification to Verticillium wilt was used by the artificial inoculation method, and the different resistance resources were screened on the resistance identification results. Then, the change of tissue structure was observed, the physiological and biochemical indexes were measured, and gene expression was analyzed by the transcriptome sequencing method. It could reveal the resistance of wild eggplant in the side of tissue structure, physiological and biochemical and gene expression, investigate the resistance mechanism of wild eggplant to Verticillium wilt. The expected results could also provide reference for other crops on the identification and resistance mechanism of Verticillium wilt.

黄萎病是一种危害性很大的植物维管束病害，严重影响番茄、茄子、棉花、马铃薯等重要农作物的产量和品质，抗黄萎病的相关研究因此成为各国育种科学的热点之一。研究表明，野生茄子资源拥有对多种病、虫的抗性基因，而云南拥有丰富的野生茄子资源。目前由于对黄萎病抗病机理研究欠缺、机理不明，严重影响对野生茄子抗病资源的利用。本项目以收集到的野茄资源为研究材料，采用人工接种的方法进行黄萎病抗性鉴定，筛选出不同抗性的资源，观测黄萎病菌侵染前、后的组织结构、生理生化指标变化，运用转录组学方法分析基因表达差异，企望揭示野茄组织结构、生理生化以及基因表达与抗病性的关系，探讨野茄抗黄萎病机理。预期成果还可为其他作物抗黄萎病鉴定和抗病机理研究提供参考。

黄萎病是由轮枝菌引起的一种土传植物维管束病害，是威胁茄子生产的主要病害之一。本研究以筛选出的不同抗性野茄材料为研究对象，采用生理生化测定和组织结构石蜡切片观察的方法，观测野茄在病原菌侵染前后组织结构和生理水平上的变化，并运用转录组测序的方法分析相关抗性基因的表达。主要研究结果如下：1. 从45份野茄资源中筛选出10份具有抗性的材料（2份高抗、2份抗病和6份中抗），并以筛选出的高抗材料蒜介茄（197）和高感材料大理野茄（239）作为研究对象。2. 根部生长形态和组织结构石蜡切片观察结果发现，197与239在固有组织结构和诱导组织结构上均有一定的差异，茄子根系的发达程度、根茎部的木质化程度以及皮层细胞、薄壁细胞、导管和射线的分布情况可用于比较和筛选抗性材料。3. 生理生化的测定和分析发现，197和239在病原菌侵染前后生理生化特性均发生显著的变化，通过SOD、POD和PAL酶和可溶性蛋白及可溶性糖等代谢产物对病原菌进行响应，但197与239相比反应更加迅速。4. 通过转录组测序和分析发现，197的差异基因数目多且多上调表达，KEGG富集通路多且有多条是与已知抗病相关的重要通路，239差异基因数目少且多下调表达，KEGG富集通路少且多与初级代谢有关。5. 对197中的三条重要KEGG通路进行分析，初步筛选出6个关键差异基因（Ve基因和WRKY基因各3个），并对其进行了生物信息学分析，为下一步的基因功能验证奠定基础。以上研究结果基本探明了野茄组织结构、生理生化以及基因表达与黄萎病抗性的关系，为抗病基因的挖掘和利用奠定了基础，预期成果还可为其他作物抗黄萎病鉴定和抗病机理研究提供参考。项目发表论文4篇，就“云南野生茄黄萎病抗性研究进展”在2018年中国园艺学会茄子分会上做专题报告1次；申请发明专利1项，授权1项；攻读博士1人，晋升副研究员2人。