CmWRKY53调控菊花抗蚜性的分子机制研究

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菊花(Chrysanthemum morifolium)原产我国,是世界四大切花与我国十大名花之一,观赏与经济价值极高。蚜虫是菊花最重要的害虫,严重影响菊花的产量与品质。目前,蚜虫防治多采用化学农药方法,不仅消耗了大量人力物力,对环境造成污染,而且农药的残留使得蚜虫群体产生抗药性。蚜虫的防治已成为菊花生产中的一大难题。本课题组前期研究发现超表达CmWRKY53的菊花对蚜虫更加敏感,但其调控菊花抗蚜性机理尚不清楚。为此,本研究在前期工作基础上,进一步探讨了CmWRKY53参与菊花对抗蚜性调控的防御机制,为培育抗蚜性品种提供理论基础。本文的研究内容及主要结论如下:
  1.构建了转录抑制载体pSRDX-CmWRKY53,利用叶盘侵染的方法转化‘神马’,获得转基因株系。蚜虫接种实验表明,转录抑制株系SRDX-21,32的抗蚜性分别提高22.22%和29.71%。
  2.克隆得到CmWRKY53启动子序列,其中含有3个W-box元件,1个生长素响应元件,1个赤霉素响应元件,1个水杨酸响应相关元件,1个MYB位点,1个AC-Ⅱ元件。并通过酵母单杂交实验验证CmWRKY53、CmWRKY33、CmWRK40以及CmARF3与CmWRKY53启动子序列的结合。克隆4个DELLA基因,其中CmGRAS20受蚜虫胁迫诱导表达。
  3.为进一步解析CmWRKY53调控菊花响应蚜虫胁迫的分子机制。对CmWRKY53蛋白进行分段,分析其转录激活域的位置及数量,构建了蚜虫取食菊花‘神马’的cDNA酵母文库。随后,以CmWRKY53蛋白片段(1-168)为诱饵,利用酵母双杂交技术,筛选CmWRKY53的候选互作蛋白,并在酵母中验证CmWRKY53与AP2/ERF家族中的CmWIN1转录因子互作,洋葱表皮细胞双分子荧光互补(BIFC)实验进一步验证了二者之间的互作。在蚜虫接种菊花‘神马’后的表达定量分析,C砌删基因受蚜虫胁迫的诱导,并在接种3h后表达量达到最高。GC-MS法检测转基因和野生型株系菊花叶片的蜡质含量和成分,发现在超表达株系中蜡质的总量减少,而在转录抑制株系中蜡质含量较高。qRT-PCR结果表明,蜡质合成相关CmWIN1基因和CmICR1的基因在超表达株系中被抑制,而在转录抑制株系其表达量上调。
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