| 番茄SlβCA3在防御丁香假单胞菌番茄致病变种中的功能 |
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| 引用本文： | 方瀚墨,胡璋健,马巧梅,丁淑婷,王萍,王安然,师恺.番茄SlβCA3在防御丁香假单胞菌番茄致病变种中的功能[J].中国农业科学,2022,55(14):2740-2751. |
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| 作者姓名： | 方瀚墨 胡璋健 马巧梅 丁淑婷 王萍 王安然 师恺 |
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| 作者单位： | 1.浙江大学农业与生物技术学院,杭州 3100582.浙江大学海南研究院,海南三亚 572025 |
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| 基金项目： | 浙江省重点研发计划（2021C02040）；;浙江省自然科学基金杰青项目（LR19C150001）； |
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| 摘 要： | 【背景】在全球气候变化的背景下,大气CO2浓度的升高会影响植物病害的发生,进而影响农业生产。β型碳酸酐酶（β- carbonic anhydrase,βCA）是植物CO2感应和浓缩系统中的重要组成元件,参与拟南芥和烟草的植物免疫过程,但在番茄（Solanum lycopersicum）等园艺作物中的研究较少。【目的】通过探究番茄SlβCA3在抵御植物病害中的作用及机制,为番茄生产中的抗性调控提供科学依据。【方法】以拟南芥AtβCA氨基酸系列为参考序列,在番茄Sol genomics network 数据库中鉴定到4个SlβCA。进一步以野生型（wild-type,WT）番茄‘Ailsa Craig’（AC）为材料接种丁香假单胞菌番茄致病变种（Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000,Pst DC3000）,利用qRT-PCR技术测定叶片中SlβCA的表达量,筛选出受Pst DC3000诱导表达的基因SlβCA3。在此基础上,以AC为背景,利用农杆菌介导法进行番茄遗传转化,构建SlβCA3稳定过表达植株（OE-SlβCA3）。通过观察OE-SlβCA3植株接种Pst DC3000后的抗性表型,明确SlβCA3在番茄抵御Pst DC3000过程中的作用。为了研究SlβCA3调控植物抗病性的内在机制,比较WT和OE-SlβCA3植株接种Pst DC3000与对照条件下转录组的变化,并利用KEGG数据库对差异基因进行功能分析,推测糖代谢与SlβCA3介导的免疫反应有关。最后,通过测定WT和OE-SlβCA3植株糖代谢及其信号途径相关基因表达量以及葡萄糖、果糖和蔗糖含量,对转录组结果进行验证及分析。【结果】OE-SlβCA3植株对Pst DC3000的抗性增强,接种Pst DC3000后,叶片中的细菌生长量、病斑数以及死细胞积累量明显减少。转录组测序结果显示,正常条件下,OE-SlβCA3植株转录谱没有发生明显变化;接种Pst DC3000后,在WT和OE-SlβCA3植株中检测到2 100个Pst DC3000诱导基因,其中有63.3%的基因在OE-SlβCA3植株中表达量更高。KEGG分析结果显示,依赖于SlβCA3过表达的Pst DC3000诱导基因富集在糖代谢相关路径中,包括淀粉和蔗糖代谢,内质网中的蛋白质加工（糖基化）,氨基糖和核苷酸糖代谢,真核生物中的核糖体生物合成以及光合作用等路径。糖代谢与糖信号密不可分,qRT-PCR及糖含量测定结果显示,接种Pst DC3000后,OE-SlβCA3植株叶片中糖代谢及其信号传导途径相关基因表达量与葡萄糖、果糖和蔗糖的含量较WT更高。【结论】番茄SlβCA3的过表达增强了植株对Pst DC3000的抗性,该过程可能与糖代谢及其信号通路在植物免疫中的作用有关。
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| 关 键 词： | 番茄 SlβCA 丁香假单胞菌番茄致病变种 抗病性 糖代谢 糖信号 |
| 收稿时间： | 2021-12-23 |
Function of SlβCA3 in Plant Defense Against Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 |
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| FANG HanMo,HU ZhangJian,MA QiaoMei,DING ShuTing,WANG Ping,WANG AnRan,SHI Kai.Function of SlβCA3 in Plant Defense Against Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000[J].Scientia Agricultura Sinica,2022,55(14):2740-2751. |
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| Authors: | FANG HanMo HU ZhangJian MA QiaoMei DING ShuTing WANG Ping WANG AnRan SHI Kai |
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| Institution: | 1. College of Agriculture and Biotechnology, Zhejiang University, Hangzhou 3100582. Hainan Institute of Zhejiang University, Sanya 572025, Hainan |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | tomato (Solanum lycopersicum) SlβCA Pst DC3000 disease resistance sugar metabolism sugar signaling |
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