陆地棉GhCPR5的克隆及其在抗病中的功能分析

摘要：

[目的]通过克隆陆地棉GhCPR5,分析其蛋白结构、表达模式和生物学功能,探究其在棉花响应黄萎病菌与灰霉病菌侵染中的功能和作用机制,为棉花抗病机制研究和育种提供理论基础和候选基因.[方法]根据棉花响应黄萎病菌侵染的转录组数据筛选到GhCPR5,并从陆地棉TM-1中克隆获得GhCPR5的全长编码序列.利用生物信息学技术分析GhCPR5的保守结构域、蛋白结构特征和同源基因的系统进化关系;利用实时荧光定量PCR(qPCR)分析GhCPR5在棉花根、茎、叶、胚珠、纤维、花瓣中的表达模式和黄萎病菌诱导的表达模式;构建病毒诱导的GhCPR5沉默载体TRV:CPR5,利用农杆菌介导的瞬时转化方法创建GhCPR5抑制表达植株,并借助RT-PCR和qPCR技术检测GhCPR5的干涉效率.对TRV:00和TRV:CPR5植株进行黄萎病菌和灰霉病菌接种,观察比较TRV:00和TRV:CPR5植株对病原菌的抗性差异;利用qPCR检测TRV:00和TRV:CPR5植株中防御相关基因的表达量,分析GhCPR5的作用机制.[结果]从陆地棉TM-1中克隆获得GhCPR5,其CDS全长1 683 bp,编码560个氨基酸,蛋白质相对分子量为62.883 kDa,等电点为9.01.多重序列比对和进化树分析显示,GhCPR5与榴莲、可可等物种CPR5同源性较高.此外,GhCPR5与不同物种CPR5的C端蛋白结构高度保守,含有4-5个跨膜结构域.GhCPR5在棉花幼苗真叶中的表达量最高,茎中表达量最低,且其表达受黄萎病菌诱导.在正常条件下,GhCPR5抑制表达植株TRV:CPR5和对照植株TRV:00在发育上无明显差异.但是,接种黄萎病菌后,TRV:CPR5植株对黄萎病菌表现敏感,发病率和病情指数显著高于TRV:00植株.黄萎病菌和灰霉病菌的离体叶片接种和台盼蓝染色结果显示,TRV:CPR5叶片上的病斑面积显著高于TRV:00叶片,说明下调GhCPR5表达降低了棉花对黄萎病菌和灰霉病菌的抗性.此外,GhCPR5抑制植株体内JAZ1表达量显著上升,而PR3、PR4和PR5的表达量显著下降.[结论]GhCPR5正调控棉花抗病性,下调GhCPR5表达可显著降低棉花对黄萎病菌和灰霉病菌的抗性.

关键词：棉花、抗病蛋白、黄萎病菌、灰霉病菌、基因表达

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分类号：S435.621;S565;Q943.2

资助基金：山西省基础研究计划项目;长治医学院博士科研启动基金;河南省科学技术研究项目

在线出版日期：2023-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：3747-3758