小麦矮缩病毒引起的植株矮化与赤霉素代谢的相关性分析

摘要：

[目的]由异沙叶蝉(Psammotettix alienus)传播的小麦矮缩病毒病是近年来中国西北部麦区严重发生的小麦病毒病害之一.受侵染的小麦植株严重矮化,有效分蘖减少,产量损失严重.论文旨在明确小麦矮缩病毒(Wheat dwarf virus,WDV)侵染小麦植株后矮化症状形成与赤霉素代谢调控的关系,为该病害的防治打下基础.[方法]以小麦品种扬麦12为试验材料,以异沙叶蝉为传毒介体饲毒后转移到1叶期的健康幼苗(3头/株)上进行传毒,同时以无毒异沙叶蝉取食健康幼苗为对照.根据试验需要,不同时间取样备用.为保证试验的准确性,经PCR检测为阳性的作为处理组试验材料;采用间接酶联免疫吸附(ELISA)法,利用植物赤霉素(GA3)试剂盒测定分析侵染第21天取样的小麦叶片赤霉素含量;将带毒条沙叶蝉接种的小麦苗分为两个平行处理组,接种后第7天分别用GA3(浓度为50 mg·L-1)和H2O进行叶面喷施处理,每隔一周处理一次.以无毒叶蝉接种后长势一致的小麦苗作为对照组,根据株高统计结果分析外施赤霉素对受侵染小麦植株的表型变化;以山羊草(Aegilops tauschii)的内根-贝壳杉烯合成酶(ent-kaurene synthase-like 3,KSL3)的基因编码区序列为参考基因设计引物(KSL3-F:5′-ATGATGGTGAATCCGCCGC-3′;KSL3-R:5′-TTAATGGTTGATCTTTGTTT-3′),对扬麦12的KSL3进行克隆和序列分析;分别取接种后7、14和21 d的小麦植株叶片,提取RNA后反转录,以克隆得到的TaKSL3基因序列设计引物(TaKSL3-F:5′-GAGACATGTGCCATGGCGTTC-3′;TaKSL3-R:5′-CGTGTCACTCAGATCGGTGGAG-3′),选择小麦翻译延伸因子1A(EF-1α)作为内参基因,利用荧光定量PCR方法分析赤霉素代谢相关基因的转录水平.[结果]经ELISA检测发现,接种21 d的发病植株赤霉素含量与健康植株相比降低了28.9%;通过施用浓度为50 mg·L-1的赤霉素后,发病植株的平均株高相比对照组显著增加35.9%;采用同源克隆得到了完整的小麦赤霉素合成途径关键酶KSL3的编码区序列,长度为1827 bp,编码608个氨基酸,BLAST比对分析发现该DNA序列与山羊草KSL3编码区序列相似度为85.2%.经荧光定量检测发现受小麦矮缩病毒侵染后小麦KSL3表达量显著下降,接种14 d降低为对照组的35.7%,21 d降低为对照组的9.6%.[结论]小麦矮缩病毒的侵染导致赤霉素合成途径关键酶的表达量降低,可能使赤霉素合成受阻,赤霉素含量降低引发受赤霉素调节的细胞生物学过程异常,从而诱导矮化症状形成.研究结果为揭示小麦矮缩病毒侵染的致病机理和病害防控打下了基础.

关键词：小麦矮缩病毒、矮化、赤霉素、内根-贝壳杉烯合成酶、致病机理

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分类号：S51;TQ4

资助基金：国家公益性行业农业科研专项201303021;政府间科技创新合作项目2016YFE0131000

在线出版日期：2017-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：3337-3343