CmWRKY15-1通过水杨酸信号通路调控菊花白色锈病抗性

摘要：

[目的]菊花白色锈病是菊花重要病害之一,严重影响其观赏品质.分析CmWRKY15-1在菊花抗白色锈病中的功能及防卫机制,为利用分子育种解决菊花产业中白色锈病病害问题提供借鉴.[方法]以菊花白色锈病抗病品种'黄莺'为试验材料,构建CmWRKY15-1过表达载体与干扰载体,通过农杆菌介导法转化菊花,分别获得超表达与沉默植株株系,通过表型观察、病情指数统计及转基因植株内源SA含量变化、SA合成关键基因及病程相关基因的表达分析,探究CmWRKY15-1在水杨酸信号途径响应菊花白色锈病的功能.[结果]经遗传转化后获得超表达植株OE-9株系与沉默植株RNAi-4株系,接种后的表型鉴定和病情指数调查中RNAi-4株系病情指数为53.67,抗性反应表现为感病,而野生型植株接菌前后表型无变化,表明CmWRKY15-1的沉默降低了'黄莺'对白色锈病的抗性.同时OE-9株系中内源水杨酸含量在接种前后与WT相比呈上升趋势,而RNAi-4株系中水杨酸含量降低,即CmWRKY15-1的过表达与沉默分别显著上调和下调内源SA含量,对SA的积累有正向调节作用.OE-9系、RNAi-4系和WT在接菌处理前后的SA合成基因表达情况分析结果表明,在接种处理后,OE-9株系中ICS1的表达呈先增加后降低的趋势,其最高表达量为对照的3.8倍.而在RNAi-4株系中,ICS1在接种后出现降低,且一直保持较低水平.PAL在OE-9株系中的表达相较于对照增加,其最高表达量为对照的2.3倍,而在RNAi-4株系中,该基因的表达总体呈下降趋势,这与SA含量测定的变化结果基本一致,也进一步验证CmWRKY15-1通过SA介导的信号途径响应菊花白色锈病.此外,响应SA信号的病程相关基因表达分析结果显示,随着白色锈病病原菌处理时间的延长,OE-9株系中这些基因的表达除PR5外,均在40 h时出现峰值,PR5相对延后,在48 h时出现峰值.RNAi-4株系中除PR5外,其他基因的表达量显著低于WT、OE-9中的表达量.CmWRKY15-1的过表达提高了水杨酸信号途径中PR的转录水平,与此相反,CmWRKY15-1的沉默使这些基因表达下调.[结论]CmWRKY15-1对菊花抗白色锈病具有正调控作用,且通过水杨酸介导的信号途径调控抗病.

关键词：菊花、CmWRKY15-1、白色锈病、水杨酸、功能验证

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资助基金：国家自然科学基金;国家重点研发计划;辽宁省自然科学基金

在线出版日期：2021-03-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：619-628