园艺学报 ›› 2024, Vol. 51 ›› Issue (2): 321-334.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2023-0611
邢亚男1, 程杰1, 刘欣1, 吕书文2, 吴媛媛2,*(), 姜晶1,*(
)
收稿日期:
2023-09-20
修回日期:
2024-01-04
出版日期:
2024-02-25
发布日期:
2024-02-26
通讯作者:
基金资助:
XING Yanan1, CHENG Jie1, LIU Xin1, LÜ Shuwen2, WU Yuanyuan2,*(), JIANG Jing1,*(
)
Received:
2023-09-20
Revised:
2024-01-04
Published:
2024-02-25
Online:
2024-02-26
摘要:
根据番茄表达数据库(http://ted.bti.cornell.edu/cgi-bin/)及实时定量分析发现,糖转运蛋白(sugars will eventually be exported transporters)基因SlSWEET12c在番茄感病品种和抗病品种中表达差异最明显。以番茄(Solanum lycopersicum)栽培品种‘中蔬6号’为试材,获得了稳定遗传的SlSWEET12c沉默(RNAi)和过表达(OE)植株。进一步接种细菌性叶斑病病菌丁香假单胞菌(Pst DC3000)后,通过对叶片中细菌生长量、Fv/Fm变化,可溶性糖和淀粉含量、活性氧积累及防御酶活性和PR蛋白相关基因表达情况的分析,明确SWEET12c在番茄抵御Pst DC3000过程中的作用。与野生型相比,RNAi- SlSWEET12c植株接种Pst DC3000后叶片中的细菌生长量、病斑数明显减少,对Pst DC3000的抗性增强,而OE-SlSWEET12c的叶片发病更严重,细菌菌落数及褐色病斑数增多。RNAi-SlSWEET12c植株在接菌后蔗糖和淀粉含量明显高于野生型,活性氧积累少于野生型,防御酶(POD、SOD、APX)活性和PR蛋白相关基因(NPR1、PR1、PR2、PR5)表达明显升高,而OE-SlSWEET12c植株蔗糖和淀粉含量低于野生型,活性氧积累高于野生型,防御酶活性和PR蛋白相关基因表达明显低于野生型。以上结果表明SlSWEET12c通过影响叶片中糖分的组成,负向调控番茄对细菌性叶斑病的抗性。
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基因编号 Gene accession | 基因名称 Gene name | 正向引物(5′-3′) Forword primer | 逆向引物(5′-3′) Reverse primer |
---|---|---|---|
Solyc03g097580 | SlSWEET10a | TGGTTGGTGGATTTGGTGC | TTGTCTCACGATGCCTAAGGG |
Solyc03g097600 | SlSWEET10b | TCCTTTCTCCATTGCCAACG | GCACCAAATCCACCCAC |
Solyc03g097610 | SlSWEET10c | GATGGCTATTGCTGGTCATTGG | ACCCTGGCTTTCTTTGGTGC |
Solyc03g097870 | SlSWEET11a | CTACGCACCAAAGAAAGCCAG | GTCTCACAATGCCTAAGGGAGC |
Solyc03g097570 | SlSWEET11b | CCAACACAACACTTCTCATCAC | GTCCACGAACAACTCCTTTG |
Solyc06g072620 | SlSWEET11c | GCACCAAAGAAAGCCAGGGT | CACAAGGCAAATCCATCCAAC |
Solyc06g072640 | SlSWEET11d | TCTCGTTCATTGTGTTCCTTGC | TGGACCTTGGCTTTCTTTGG |
Solyc03g097590 | SlSWEET12a | ACCAAACAAAGCCAGGGTCC | TCTCACAATGCCTAAGGGTGC |
Solyc03g097620 | SlSWEET12b | TGGTCTACACCTTTGGCATT | CCCTTCCGATGATTTCTTCT |
Solyc05g024260 | SlSWEET12c | GCATCGTGTTTCAAGTGGTTCG | TCTATCGCTGGCTTTGCGTT |
Solyc06g072630 | SlSWEET12d | AAGCCAGGGTCCAAACTGT | GGAATCGCAATGTTGAAGTC |
Solyc03g097560 | SlSWEET14 | GCCAAAGGCAATCATAGAGG | AGGCACACACAATCAGACCT |
Solyc09g074530 | SlSWEET15 | TACGCCACCAAATCGGCTAA | TGGCATGAACTCAACGCTCT |
Solyc07g040690.2 | SlNPR1 | GGGAAAGATAGCAGCACG | GTCCACACAAACACACACATC |
NC_015444.3 | SlPR1 | CCGTGCAATTGTGGGTGTC | GAGTTGCGCCAGACTACTTGAGT |
M80604 | SlPR2 | TCCAGGTAGAGACAGTGGTAAA | CCTAAATATGTCGCGGTTGAGA |
NM_001330783 | SlPR5 | TCCTTGCCTTTGTGACTT | ACCTCTTCCAGCACCATC |
表1 实时荧光定量PCR引物
Table 1 The quantitative real-time PCR primers used in this experiment
基因编号 Gene accession | 基因名称 Gene name | 正向引物(5′-3′) Forword primer | 逆向引物(5′-3′) Reverse primer |
---|---|---|---|
Solyc03g097580 | SlSWEET10a | TGGTTGGTGGATTTGGTGC | TTGTCTCACGATGCCTAAGGG |
Solyc03g097600 | SlSWEET10b | TCCTTTCTCCATTGCCAACG | GCACCAAATCCACCCAC |
Solyc03g097610 | SlSWEET10c | GATGGCTATTGCTGGTCATTGG | ACCCTGGCTTTCTTTGGTGC |
Solyc03g097870 | SlSWEET11a | CTACGCACCAAAGAAAGCCAG | GTCTCACAATGCCTAAGGGAGC |
Solyc03g097570 | SlSWEET11b | CCAACACAACACTTCTCATCAC | GTCCACGAACAACTCCTTTG |
Solyc06g072620 | SlSWEET11c | GCACCAAAGAAAGCCAGGGT | CACAAGGCAAATCCATCCAAC |
Solyc06g072640 | SlSWEET11d | TCTCGTTCATTGTGTTCCTTGC | TGGACCTTGGCTTTCTTTGG |
Solyc03g097590 | SlSWEET12a | ACCAAACAAAGCCAGGGTCC | TCTCACAATGCCTAAGGGTGC |
Solyc03g097620 | SlSWEET12b | TGGTCTACACCTTTGGCATT | CCCTTCCGATGATTTCTTCT |
Solyc05g024260 | SlSWEET12c | GCATCGTGTTTCAAGTGGTTCG | TCTATCGCTGGCTTTGCGTT |
Solyc06g072630 | SlSWEET12d | AAGCCAGGGTCCAAACTGT | GGAATCGCAATGTTGAAGTC |
Solyc03g097560 | SlSWEET14 | GCCAAAGGCAATCATAGAGG | AGGCACACACAATCAGACCT |
Solyc09g074530 | SlSWEET15 | TACGCCACCAAATCGGCTAA | TGGCATGAACTCAACGCTCT |
Solyc07g040690.2 | SlNPR1 | GGGAAAGATAGCAGCACG | GTCCACACAAACACACACATC |
NC_015444.3 | SlPR1 | CCGTGCAATTGTGGGTGTC | GAGTTGCGCCAGACTACTTGAGT |
M80604 | SlPR2 | TCCAGGTAGAGACAGTGGTAAA | CCTAAATATGTCGCGGTTGAGA |
NM_001330783 | SlPR5 | TCCTTGCCTTTGTGACTT | ACCTCTTCCAGCACCATC |
图1 拟南芥(At)与番茄(Sl)SWEET家族Clade Ⅲ成员氨基酸序列系统进化树
Fig. 1 Phylogenetic tree of amino acid sequence of Clade Ⅲ members of Arabidopsis(At)and SWEET family of tomato(Sl)
基因名 Gene name | 4 h | 6 h | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
抗病材料 Rio Grande-PtoR (RG-PtoR) | 感病材料 Rio Grande- prf 3 (RG-prf 3) | 感病材料 Rio Grande-prf 19 (RG-prf 19) | 抗病材料 Rio Grande-PtoR (RG-PtoR) | 感病材料 Rio Grande- prf 3 (RG-prf 3) | 感病材料 Rio Grande-prf 19 (RG-prf 19) | ||
SlSWEET10a | 6.90 | 23.49 | 20.01 | 2.86 | 22.47 | 30.31 | |
SlSWEET10b | 8.57 | 8.28 | 9.76 | 8.78 | 21.75 | 25.33 | |
SlSWEET10c | 5.78 | 24.50 | 28.60 | 7.88 | 46.53 | 50.78 | |
SlSWEET11a | 142.08 | 446.79 | 431.44 | 103.71 | 503.59 | 470.25 | |
SlSWEET11b | 6.24 | 3.78 | 2.33 | 3.47 | 4.50 | 4.83 | |
SlSWEET11c | 0 | 0.77 | 1.87 | 0 | 4.45 | 5.33 | |
SlSWEET11d | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0.12 | |
SlSWEET12a | 13.01 | 67.18 | 60.92 | 4.98 | 67.74 | 74.78 | |
SlSWEET12b | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
SlSWEET12c | 4.99 | 80.27 | 66.06 | 1.22 | 83.32 | 57.78 | |
SlSWEET12d | 0.12 | 3.59 | 2.87 | 0.12 | 5.96 | 5.85 | |
SlSWEET14 | 0.02 | 0.02 | 0 | 0.02 | 0 | 0 | |
SlSWEET15 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
表2 番茄SlSWEET家族Clade Ⅲ 成员在接种细菌性叶斑病菌Pst DC3000的表达情况
Table 2 Expression of tomato SlSWEET family Clade Ⅲ members inoculated with Pst DC3000
基因名 Gene name | 4 h | 6 h | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
抗病材料 Rio Grande-PtoR (RG-PtoR) | 感病材料 Rio Grande- prf 3 (RG-prf 3) | 感病材料 Rio Grande-prf 19 (RG-prf 19) | 抗病材料 Rio Grande-PtoR (RG-PtoR) | 感病材料 Rio Grande- prf 3 (RG-prf 3) | 感病材料 Rio Grande-prf 19 (RG-prf 19) | ||
SlSWEET10a | 6.90 | 23.49 | 20.01 | 2.86 | 22.47 | 30.31 | |
SlSWEET10b | 8.57 | 8.28 | 9.76 | 8.78 | 21.75 | 25.33 | |
SlSWEET10c | 5.78 | 24.50 | 28.60 | 7.88 | 46.53 | 50.78 | |
SlSWEET11a | 142.08 | 446.79 | 431.44 | 103.71 | 503.59 | 470.25 | |
SlSWEET11b | 6.24 | 3.78 | 2.33 | 3.47 | 4.50 | 4.83 | |
SlSWEET11c | 0 | 0.77 | 1.87 | 0 | 4.45 | 5.33 | |
SlSWEET11d | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0.12 | |
SlSWEET12a | 13.01 | 67.18 | 60.92 | 4.98 | 67.74 | 74.78 | |
SlSWEET12b | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
SlSWEET12c | 4.99 | 80.27 | 66.06 | 1.22 | 83.32 | 57.78 | |
SlSWEET12d | 0.12 | 3.59 | 2.87 | 0.12 | 5.96 | 5.85 | |
SlSWEET14 | 0.02 | 0.02 | 0 | 0.02 | 0 | 0 | |
SlSWEET15 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
图2 ‘中蔬6号’番茄接种细菌性叶斑病菌Pst DC3000后SlSWEET家族Clade Ⅲ成员的相对表达量
Fig. 2 Relative gene expression of Clade Ⅲ members of the SlSWEET family of‘Zhongshu 6’tomato after inoculated with Pst DC3000
图3 番茄SlSWEET12c过表达(OE)和沉默(RNAi)植株基因表达水平的qRT-PCR验证 **表示与野生型(WT)差异极显著(P < 0.01)。
Fig. 3 qRT-PCR validation of gene expression levels in tomato SlSWEET12c overexpressed(OE)and silenced(RNAi)plants ** Represents an extremely significant difference from the wild-type(WT)at 0.01 level.
图4 番茄SlSWEET12c过表达(OE)和沉默(RNAi)株及野生型(WT)接种细菌性叶斑病菌Pst DC3000后的抗性表现 A:接种3 d后的表型;B:接种0 d和3 d的菌落数;C、D:接种7 d后的Fv/Fm。不同小写字母表示材料间在0.05水平差异显著。下同。
Fig. 4 Performance of resistance to tomato SlSWEET12c overexpression(OE),silencing(RNAi)lines and wild type(WT)inoculated with Pst DC3000 A:Phenotype after 3 d inoculation;B:Number of colonies at 0 d and 3 d inoculation;C,D:Fv/Fm after 7 d inoculation.Different lowercase letter indicate significant differences at 0.05 level. The same below.
图5 番茄SlSWEET12c过表达(OE)和沉默(RNAi)株接种细菌性叶斑病菌Pst DC3000后叶片可溶性糖和淀粉含量的变化
Fig. 5 Changes in soluble sugar and starch content in leaves of tomato SlSWEET12c overexpression(OE)and silence(RNAi)lines after inoculated with Pst DC3000
图6 番茄SlSWEET12c过表达(OE)和沉默(RNAi)株接种细菌性叶斑病菌Pst DC3000 3 d后过氧化氢和超氧阴离子积累 A:DAB染色观察过氧化氢积累;B:NBT染色观察超氧阴离子积累。
Fig. 6 Hydrogen peroxide accumulation and superoxide anion accumulation of tomato SlSWEET12c overexpression(OE)and silencing(RNAi)lines after inoculated with Pst DC3000 three days A:Hydrogen peroxide accumulation was observed by DAB staining;B:Superoxide anion accumulation was visualized by NBT staining.
图7 番茄SlSWEET12c过表达(OE)和沉默(RNAi)株接种细菌性叶斑病菌Pst DC3000后叶片中防御相关酶活性的变化
Fig. 7 Changes in defense-related enzyme activity in leaves of tomato SlSWEET12c overexpression(OE)and silent(RNAi)lines after inoculated with Pst DC3000
图8 番茄SlSWEET12c过表达(OE)和沉默(RNAi)株接种细菌性叶斑病菌Pst DC3000后抗病基因的表达
Fig. 8 Expression of disease resistance genes in tomato SlSWEET12c overexpression(OE)and silent(RNAi)lines after inoculated with Pst DC3000
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