《唐菖蒲抗病基因NPR1的克隆與功能分析》是依託中國農業大學，由義鳴放擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：唐菖蒲抗病基因NPR1的克隆與功能分析
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：義鳴放
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
唐菖蒲是世界著名的球根花卉，在我國廣泛栽培。但是由於長期的無性繁殖，使其種性退化嚴重，生產中容易感染各種病害，造成唐菖蒲種球和切花產量與品質的下降，是制約我國優質、高效唐菖蒲生產的主要限制因素之一。NPR1不僅對系統獲得抗性和誘導系統抗性起核心調控作用，而且也是基礎抗性以及由抗病基因決定抗性的重要調控因子。此外，NPR1還可以通過轉錄因子TGA的互作來調控PR1基因的表達和抗性的產生。在擬南芥中過表達NPR1與TGA2基因，誘導了下游PR基因的表達，提高了植株的抗病性。本項目擬克隆唐菖蒲NPR1和轉錄因子TGA2基因，通過轉基因擬南芥npr1突變體以及野生型中驗證NPR1和轉錄因子TGA2的互作協調作用，以及分析NPR1基因的廣譜抗病性功能，最後將NPR1功能基因轉入唐菖蒲，為通過基因修飾手段有效提高唐菖蒲的抗病性，創造優良的、具有自主智慧財產權的唐菖蒲種質資源奠定基礎。
結題摘要
病程相關基因非表達子1(nonexpressor of pathogenesis-related gene 1，NPR1)不僅對植物系統獲得抗性和誘導系統抗性起核心調控作用，而且也是基礎抗性以及抗病基因決定抗性的重要調控因子。NPR1可以通過與轉錄因子TGA2的互作來調控病程相關基因（pathogenesis-related genes，PRs）的表達和抗性的產生。本研究針對我國唐菖蒲生產中病害發生嚴重且抗源材料匱乏的實際問題，為深入了解唐菖蒲內源免疫機制，以開發新的保護策略，克隆唐菖蒲NPR1及其啟動子，以及轉錄因子TGA2，採用生物信息學、qRT-PCR、亞細胞定位、病毒介導的基因沉默（VIGS）和擬南芥遺傳互補等技術分析和驗證候選基因的功能。取得的研究成果是： 1.唐菖蒲病毒介導的基因沉默體系的建立 從唐菖蒲中分離PDS基因保守序列，命名為GhPDS (登入號：KC344859)。利用負壓侵染法，獲得明顯的光漂白表型。沉默植株中GhPDS的轉錄水平受到顯著抑制。 2.病程相關基因非表達1(NPR1)在唐菖蒲抗病過程中的功能分析 （1）從唐菖蒲中分離出NPR1以及TGA2基因全長序列。GhNPR1 (登入號：KJ769203)全長為2243bp，CDS為1767bp，編碼588個胺基酸; GhTGA2 (登入號：KC344858)全長為1925 bp，CDS為1296bp，編碼431個胺基酸。推定的唐菖蒲TGA轉錄因子與擬南芥bzip家族的D亞家族的GroupⅡ同源性最高，與atTGA2同源性最高，達到66.7%。（2）實時螢光定量PCR分析表明，GhNPR1在葉片中的表達量大約是小籽球和根中表達量的一半，在花中表達量最低，說明GhNPR1為系統性表達；GhNPR1的表達受水楊酸誘導。 （3）菸草亞細胞定位表明GhNPR1定位在細胞核及細胞膜上；而GhTGA2主要定位在細胞核內。雙分子螢光互補（BIFC）結果表明GhNPR1和GhTGA2之互作。（4）將GhNPR1轉到擬南芥npr1突變體中，該基因能夠恢復突變體對丁香假單胞菌番茄變種P.s.t DC3000的抗病性。（5）沉默唐菖蒲GhNPR1基因，降低沉默植株對車軸草彎孢唐菖蒲變種的抗病性。以上研究結果表明，唐菖蒲GhNPR1基因在水楊酸誘導的系統獲得性抗病性中具有重要功能。
