甘藍型油菜MKK9基因在菌核病抗性中的功能分析

《甘藍型油菜MKK9基因在菌核病抗性中的功能分析》是依託揚州大學，由吳健擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：甘藍型油菜MKK9基因在菌核病抗性中的功能分析
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：吳健
• 依託單位：揚州大學

項目摘要

菌核病是制約我國油菜生產最主要的病害。培育抗病品種是防治菌核病最經濟有效的途徑，但我們對油菜抗菌核病的分子機制還了解較少。申請人前期對菌核病抗性差異明顯的2個油菜純系J964和J902進行比較轉錄組測序，發現抗感差異與抗病反應的劇烈程度有關，其中在抗病信號傳導中起關鍵作用的MAPK信號級聯中的MKK9在抗病材料中誘導表達更加劇烈，很可能對菌核病抗性起重要作用。本項目擬在此基礎上分別對該基因進行過表達和敲除，確定其對菌核病抗性的作用。通過對這些材料在正常及接菌條件下的激素含量、植物抗毒素含量、與防衛相關的酶活性、轉錄組變化等分析來確定MKK9調控的下游途徑；通過酵母雙雜、雙分子螢光互補和激酶活性測定確定抗菌核病反應中MKK9參與的MAPK級聯。通過上述研究探索MKK9在抗菌核病反應中的生物學功能，為揭示油菜抗菌核病的分子機理奠定基礎，對有效開展油菜菌核病抗性育種具有重要的理論意義和套用價值。

結題摘要

油菜菌核病是由核盤菌（Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary）引起的真菌性病害，每年導致油菜產量損失10%-20%，是制約我國油菜生產最主要的病害。培育抗（耐）病油菜品種是防治油菜菌核病最為經濟有效的途徑。但我們對抗菌核病的分子機制還了解較少。因此鑑定參與抗菌核病的一些關鍵基因，並對其進行功能分析，解析油菜抗菌核病的分子調控網路，為揭示油菜抗菌核病的分子機理奠定基礎，對有效開展油菜菌核病抗性育種具有重要的理論意義和套用價值。本研究發現BnMKK9受到核盤菌侵染和JA處理的誘導表達。在油菜中過表達BnMKK9DD（激酶持續激活狀態）可顯著增強油菜菌核病抗性，而擬南芥該基因敲除突變體的菌核病抗性減弱。在菸草中瞬時表達BnMKK9引起H2O2積累，產生過敏性細胞死亡，且瞬時表達BnMKK9DD的菸草對菌核病抗性增強，因此在油菜中過表達BnMKK9DD提高菌核病抗性可能與增加H2O2的積累有關。在擬南芥中誘導表達BnMKK9DD後，擬南芥對核盤菌的抗性顯著增強，進一步發現是由於誘導表達BnMKK9DD後，擬南芥抗病相關基因（PDF1.2、PR3和PR4）顯著誘導表達，JA和Eth信號轉導途徑被激活。通過酵母雙雜交和Pull-Down發現BnMKK9和BnMPK18互作，且BnMPK18在核盤菌侵染後也誘導表達。進一步發現BnMPK18上與BnMKK9互作結構域為aa 390—437。此外我們發現過表達BnMPK18也顯著增強油菜菌核病抗性，而擬南芥mpk18菌核病抗性減弱。因此我們的研究發現BnMKK9-BnMPK18信號級聯在油菜抗菌核病反應中起到重要作用。BnMKK9-BnMPK18激活了抗病反應，包括JA/Eth信號轉導、抗病相關基因的表達、H2O2積累以及過敏性細胞死亡，從而產生抗病性。課題實施期間發表SCI論文3篇，中文核心期刊論文3篇，申請國家發明專利1 項，培養博士研究生2名，碩士研究生2名。