园艺学报 ›› 2024, Vol. 51 ›› Issue (9): 2168-2182.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2023-0792
董丽婷, 屈荣荣, 庞淑炜, 莫凯琴, 陈爽, 商兰月, 邹修平*()
收稿日期:
2024-05-29
修回日期:
2024-08-08
出版日期:
2024-09-25
发布日期:
2024-09-19
通讯作者:
基金资助:
DONG Liting, QU Rongrong, PANG Shuwei, MO Kaiqin, CHEN Shuang, SHANG Lanyue, ZOU Xiuping*()
Received:
2024-05-29
Revised:
2024-08-08
Published:
2024-09-25
Online:
2024-09-19
摘要:
丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路在柑橘应答黄龙病(Huanglongbing,HLB)危害中起关键作用,但其响应的关键基因及机制有待阐明。对受黄龙病病原菌韧皮部杆菌亚洲种“Candidatus Liberibacter asiaticus”(CLas)侵染4个月的‘锦橙’(Citrus sinensis‘Jincheng’)叶肉和主脉进行转录组测序分析,发现差异表达基因显著富集在MAPK信号通路,参与MAPK信号通路第一级联反应的4个MEKK1基因在感病叶肉中上调表达,在主脉中无差异表达。实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析表明,4个CsMEKK1在易感HLB‘锦橙’和耐病‘马蜂柑’的不同组织中受CLas诱导的表达差异明显。选取差异表达水平最显著的CsMEKK1-1深入研究。生物信息分析结果表明CsMEKK1-1符合MEKK亚家族的特征。烟草亚细胞定位显示,CsMEKK1-1主要位于细胞质、细胞核和叶绿体。以‘锦橙’叶片为试材,qRT-PCR分析显示CsMEKK1-1具有响应水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、乙烯(ETH)、脱落酸(ABA)和CLas鞭毛小肽CLas-flg22诱导的表达特征,并且响应SA、JA、ETH诱导下调表达,CLas-flg22主要下调CsMEKK1-1表达。构建CsMEKK1-1的过表达和RNAi干扰载体,利用发根农杆菌转化受CLas感染的‘锦橙’枝条,再生转基因毛状根,定量PCR分析发现,CsMEKK1-1正调控毛状根中CLas的增殖,预示CsMEKK1-1可能是一个黄龙病感病基因。
董丽婷, 屈荣荣, 庞淑炜, 莫凯琴, 陈爽, 商兰月, 邹修平. 柑橘CsMEKK1-1响应黄龙病菌侵染的表达特征与功能探究[J]. 园艺学报, 2024, 51(9): 2168-2182.
DONG Liting, QU Rongrong, PANG Shuwei, MO Kaiqin, CHEN Shuang, SHANG Lanyue, ZOU Xiuping. Expression Characteristics and Function Analysis of CsMEKK1-1 Gene in Response to Huanglongbing in Citrus[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2024, 51(9): 2168-2182.
引物名称 Primer ID | 引物序列(5′-3′) Primer sequence |
---|---|
Cs_ont_1g020870 Cs_ont_6g014270 Cs_ont_3g009990 | F:GCGGCTGAATCCAACTTTCG;R:GGAGGACCTCTCCTAGCCAT F:TGCTCCACTTCAAATGAGCTT;R:CGCAGGAGAAGTCCTACCAC F:CCGAGGTCGAGGTTGAAACA;R:TCAACTTGGTCCGAGTCAGC |
Cs_ont_3g032130 | F:TTTGGTGTAGCGCCATGGAT;R:AACGTGTTGACCCTGGTCTC |
GAPDH HLBas HLBp | F:GCTTTCCGTGTACCCACTGT;R:CTCTGACTCCGCCTTGATGG F:TCGAGCGCGTATGCAATACG;R:GCGTTATCCCGTAGAAAAAGGTAG AGACGGGTGAGTAACGCG |
表1 研究中使用的引物
Table 1 Primers used in this study
引物名称 Primer ID | 引物序列(5′-3′) Primer sequence |
---|---|
Cs_ont_1g020870 Cs_ont_6g014270 Cs_ont_3g009990 | F:GCGGCTGAATCCAACTTTCG;R:GGAGGACCTCTCCTAGCCAT F:TGCTCCACTTCAAATGAGCTT;R:CGCAGGAGAAGTCCTACCAC F:CCGAGGTCGAGGTTGAAACA;R:TCAACTTGGTCCGAGTCAGC |
Cs_ont_3g032130 | F:TTTGGTGTAGCGCCATGGAT;R:AACGTGTTGACCCTGGTCTC |
GAPDH HLBas HLBp | F:GCTTTCCGTGTACCCACTGT;R:CTCTGACTCCGCCTTGATGG F:TCGAGCGCGTATGCAATACG;R:GCGTTATCCCGTAGAAAAAGGTAG AGACGGGTGAGTAACGCG |
图1 ‘锦橙’MAPK信号通路差异基因应答黄龙病菌感染的示意图 红色表示上调,绿色表示下调,紫色表示上调或下调。“+P”表示磷酸化。病原感染英文后面的“O”表示感染病原体或生物体。
Fig. 1 Visualization of differentially expressed genes(DEGs)in MAPK pathway responding to CLas in‘Jincheng’oranges Red and green indicate up-regulated and down-regulated,purple indicate up-regulated and down-regulated respectively. “+P”indicates phosphorylation. The“O”after pathogen infection represents the infectious organism or organism.
图2 感染黄龙病(HLB)和未感染(对照)的‘锦橙’和‘马蜂柑’中MEKK1的相对表达量
Fig. 2 The relative expression levels of MEKK1 in‘Jincheng’and‘Mafenggan’infected with Huanglongbing(HLB)and uninfected(Control) * t-test,P < 0.05,n = 3.
图3 柑橘CsMEKK1-1的基因结构(A)、系统进化树(B)和编码蛋白序列(C) 图B的数字表示节点的置信度,图C的数字表示图中的数字表示氨基酸残基的位置。 Cs:柑橘;Pt:杨树;Os:水稻;At:拟南芥;Hb:橡胶树;So:蒲桃;Mi:杧果;Jr:胡桃。
Fig. 3 Analysis of CsMEKK1-1 gene structures(A),phylogenetic tree(B)and protein sequence(C) The numbers in B indicate the confidence levels of the nodes,while the numbers in C represent the positions of the amino acid residues. Cs:Citrus sinensis;Pt:Populus tremula;Os:Oryza sativa;At:Arabidopsis thaliana;Hb:Hevea brasiliensis;So:Syzygium odoratum;Mi:Mangifera indica;Jr:Juglans regia.
图5 ‘锦橙’叶圆片在外源SA、JA、ETH、ABA诱导下CsMEKK1-1的表达量
Fig. 5 Expression analysis of CsMEKK1-1 induced by SA,JA,ETH,ABA in‘Jincheng’orange * t-test,P < 0.05,n = 3.
图7 带黄龙病菌的‘锦橙’转基因植株CsMEKK1-1表达量及病原菌含量 A:GFP荧光筛选;B:毛状根表型;C、D:毛状根CsMEKK1-1的PCR表达分析(M:Marker;+:阳性质粒对照;-:阴性对照);E、F:叶片主脉和根系中的病原菌含量;EV:pNmGFPer空载对照;OE:CsMEKK1-1过表达转基因株系;RI:RNAi-CsMEKK1-1干扰株系。3次生物学重复,每重复样品来自3、4个根系。*表示与空载对照差异显著。
Fig. 7 Pathogen content and gene expression of CsMEKK1-1 transgenic plant‘Jincheng’infected with CLas A:GFP fluorescence screening. B:Hairy root phenotype. C and D:Identification of transgenic hairy roots by PCR(M:Marker;+:Positive plasmid;-:Negative control);E and F:Bacterial content in midrib of leaves and roots;EV:pNmGFPer control;OE:OE-CsMEKK1-1 transgenic plants;RI:RNAi-CsMEKK1-1 transgenic plants. Three biological replicates,each sample comes from 3 or 4 roots. * indicates significant difference compared to the empty control.
[1] |
|
[2] |
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0320 |
白晓晶, 许兰珍, 贾瑞瑞, 周鹏飞, 陈敏, 何永睿, 彭爱红, 雷天刚, 李强, 姚利晓, 陈善春, 邹修平. 2017. 柑橘黄龙病相关水杨酸羧基甲基转移酶基因CsSAMT-1的克隆与表达分析. 园艺学报, 44 (12):2265-2274.
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0320 |
|
[3] |
|
[4] |
|
[5] |
|
[6] |
|
陈星彤, 杜春梅. 2021. 植物激素调控植物与尖孢镰刀菌的互作研究进展. 应用与环境生物学报,27:816-822.
|
|
[7] |
|
[8] |
|
[9] |
doi: 10.1016/s0962-8924(01)01980-8 pmid: 11316611 |
[10] |
|
[11] |
|
[12] |
|
[13] |
|
[14] |
|
[15] |
|
郭安源, 朱其慧, 陈新, 罗静初. GSDS:基因结构显示系统. 遗传, 29 (8):1023-1026.
|
|
[16] |
|
[17] |
|
[18] |
|
[19] |
|
[20] |
doi: 10.1016/s0378-1119(99)00012-8 pmid: 10095117 |
[21] |
doi: 10.1111/jpi.12314 pmid: 26927635 |
[22] |
|
李佳. 2012. 柑橘黄龙病寄主植物内生细菌多样性分析及相关性研究[博士论文]. 重庆: 重庆大学.
|
|
[23] |
|
[24] |
|
[25] |
doi: 10.1006/meth.2001.1262 pmid: 11846609 |
[26] |
|
[27] |
|
[28] |
doi: S0092-8674(20)30885-0 pmid: 32841601 |
[29] |
|
[30] |
|
[31] |
doi: 10.1093/nar/27.1.29 pmid: 9847135 |
[32] |
|
[33] |
|
[34] |
|
[35] |
|
[36] |
|
[37] |
|
[38] |
|
[39] |
|
[40] |
|
王苗苗. 2018. 响应柑橘黄龙病的MAPK基因和PR基因鉴定及遗传转化[博士论文]. 重庆: 西南大学.
|
|
[41] |
|
王刚. 2014. 葡萄MAPK类基因家族的鉴定、表达分析及部分基因的功能验证[博士论文]. 南京: 南京农业大学.
|
|
[42] |
|
[43] |
|
[44] |
|
于欣鑫, 高晋君, 李勇, 李晶. 2014. flg22诱导的拟南芥转录组分析及芥子油苷代谢途径的变化. 中国生物工程杂志, 34 (5):30-38.
|
|
[45] |
|
赵珂, 郑林, 杜美霞, 龙俊宏, 何永睿, 陈善春, 邹修平. 2021. 柑橘SAR及其信号转导基因CsSABP2在黄龙病菌侵染中的响应特征. 中国农业科学, 54 (8):1638-1652.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.08.006 |
|
[46] |
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2021-0553 |
郑林, 王帅, 刘语诺, 杜美霞, 彭爱红, 何永睿, 陈善春, 邹修平. 2022. 柑橘响应黄龙病菌侵染的NAC基因的克隆及表达分析. 园艺学报, 49 (7):1441-1457.
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2021-0553 |
|
[47] |
doi: 10.1093/mp/ssq035 pmid: 20713980 |
[48] |
|
邹佳君. 2015. 虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)MAPKK基因家族结构及表达分析[硕士论文]. 青岛: 中国海洋大学.
|
|
[49] |
|
[50] |
|
[51] |
|
[1] | 张文龙, 万润楚, 郑妮, 陈焱, 赖恒鑫, 余歆, 钱春, 曹立. 柑橘不育系新品种‘阳光1号’[J]. 园艺学报, 2024, 51(9): 2221-2222. |
[2] | 杜美霞, 庞淑玮, 董丽婷, 莫凯琴, 候梦圆, 王帅, 邹修平. 柑橘黄龙病菌与寄主互作的分子机制研究进展[J]. 园艺学报, 2024, 51(7): 1623-1638. |
[3] | 曹惠祥, 罗鑫, 刘婉荣, 管书萍, 王婷婷, 伍小萌, 郭文武, 解凯东. 柑橘2个三倍体果实囊衣发育与化渣性评价[J]. 园艺学报, 2024, 51(6): 1179-1188. |
[4] | 周慧珍, 张嘉, 胡军华, 李白雪, 曹立, 余歆, 王福生, 邹修平, 周彦. 柑橘感染褐斑病过程中BAG1的作用[J]. 园艺学报, 2024, 51(5): 956-970. |
[5] | 彭爱红, 张婧芸, 陈志毅, 苏娟, 何永睿, 姚利晓. CsEXPA8过表达对‘晚锦橙’生长及溃疡病抗性的影响[J]. 园艺学报, 2024, 51(5): 971-981. |
[6] | 游平, 杨进, 周俊, 黄爱军, 鲍敏丽, 易龙. 柑橘黄龙病菌原噬菌体的遗传多样性分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(4): 727-736. |
[7] | 熊志伟, 李智龙, 尹晖, 高玉霞. 柑橘黄龙病菌亚洲种的泛基因组分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(4): 737-747. |
[8] | 易倩, 张曼曼, 汪小利, 冯继鹏, 朱世平, 王福生, 赵晓春. CclSAUR49对柑橘生长及类柠檬苦素代谢的影响[J]. 园艺学报, 2024, 51(3): 479-494. |
[9] | 孙权, 何政辰, 叶俊丽, 魏冉冉, 尹映紫, 柴利军, 谢宗周, 徐强, 徐娟, 郭文武, 程运江, 邓秀新. 与呼吸跃变型果实共贮藏改善柑橘果实色泽和品质[J]. 园艺学报, 2024, 51(3): 601-615. |
[10] | 吴卓群, 陈鹏旭, 陈思怡, 张福琼, 方红, 祝建, 谢宗周, 李春龙, 刘继红. 温州蜜柑与椪柑果实日灼发生差异及机制[J]. 园艺学报, 2024, 51(12): 2743-2757. |
[11] | 蒋政华, 刘胜军, 刘文洁, 魏冉冉, 何政辰, 程超, 唐政, 刘保艳, 谢宗周, 叶俊丽, 柴利军, 岳鹏涛, 邓秀新. 基于Pull-Down/MS技术筛选柑橘CsMYC2和CsMPK6的互作蛋白[J]. 园艺学报, 2024, 51(12): 2913-2927. |
[12] | 姜波, 吕远达, 刘淑梅, 闫化学. 植物激素调控柑橘果实成熟的研究进展[J]. 园艺学报, 2024, 51(12): 2928-2944. |
[13] | 聂睿涵, 孙曼丽, 冯迪, 宋谢天, 高俊燕, 郭莉娜, 邓秀新, 柴利军, 谢宗周, 叶俊丽. 云南柑橘5种常见病害发生分布调查及其规律分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(11): 2685-2700. |
[14] | 金天, 徐月美, 邝冠翎, 刘桂东. 缺硼胁迫对枳幼苗根系生长及线粒体功能的影响[J]. 园艺学报, 2024, 51(1): 121-132. |
[15] | 李素平, 李微, 韩冷, 黄建国. 贝莱斯芽孢杆菌HY19挥发物对采后柑橘的防腐效果[J]. 园艺学报, 2024, 51(1): 162-174. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||
版权所有 © 2012 《园艺学报》编辑部 京ICP备10030308号-2 国际联网备案号 11010802023439
编辑部地址: 北京市海淀区中关村南大街12号中国农业科学院蔬菜花卉研究所 邮编: 100081
电话: 010-82109523 E-Mail: yuanyixuebao@126.com
技术支持:北京玛格泰克科技发展有限公司