园艺学报 ›› 2024, Vol. 51 ›› Issue (11): 2710-2724.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0075
胡锦瑜1, 刘桂芝1, 陈兰1, 黄梦迪1, 苏芹1, 谭月萍3, 刘硕谦1,2,*(), 田娜1,2,*(
)
收稿日期:
2024-05-30
修回日期:
2024-07-16
出版日期:
2024-12-12
发布日期:
2024-11-26
通讯作者:
基金资助:
HU Jinyu1, LIU Guizhi1, CHEN Lan1, HUANG Mengdi1, SU Qin1, TAN Yueping3, LIU Shuoqian1,2,*(), TIAN Na1,2,*(
)
Received:
2024-05-30
Revised:
2024-07-16
Published:
2024-12-12
Online:
2024-11-26
摘要:
以茶树(Camellia sinensis)八氢番茄红素脱氢酶(phytoene desaturase)基因CsPDS和咖啡碱合成酶1(caffeine synthase 1)基因TCS1为指示基因,本氏烟草(Nicotiana benthamiana)为载体增殖积累烟草脆裂病毒,探究侵染液浓度、培养温度、不同载体和培养时间对增殖病毒的影响。并探究不同接种方式和不同茶树品种对构建VIGS(Virus-Induced Gene Silencing)体系的影响。结果显示,用乙酰丁香酮(Acetosyringone,AS)浓度为200 μmol · L-1、菌液浓度OD600 = 1.0的侵染液接种烟草后,23 ℃培养有利于病毒在烟草中增殖。使用‘舒茶早’的叶片通过注射接种构建茶树的VIGS体系并成功利用该体系进行以GFP为指示基因探究外源基因表达的可能性。
胡锦瑜, 刘桂芝, 陈兰, 黄梦迪, 苏芹, 谭月萍, 刘硕谦, 田娜. 烟草脆裂病毒介导的茶树VIGS体系的构建[J]. 园艺学报, 2024, 51(11): 2710-2724.
HU Jinyu, LIU Guizhi, CHEN Lan, HUANG Mengdi, SU Qin, TAN Yueping, LIU Shuoqian, TIAN Na. Construction of Virus-Mediated Genetic Transformation System of Camellia sinensis[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2024, 51(11): 2710-2724.
作用 Function | 引物名称 Primer name | 引物序列 Primer sequence |
---|---|---|
载体构造 Tectonic carrier | TRV2-CsPDS2 | F:5′-gtgagtaaggttaccgaattcTGCTGACATGTCAGTGGCATG-3′ R:5′-cgtgagctcggtaccggatccGTCACCAGACAAATAGAACCCTTCT-3′ |
TRV2-TCS1-2 | F:5′-gtgagtaaggttaccgaattcGAAATGATTTCAATACCCTCTTCAAA-3′ R:5'-cgtgagctcggtaccggatccCATTGTGAAATCTTCATGAAATTGAG-3′ | |
C2b-GFP2 | F:5′-gttgacagtagtggtgtcgacATGGTGAGCAAGGGCGAGG-3′ R:5′-ttcgggacatgcccggtcgacTTACTTGTACAGCTCGTCCATGCC -3′ | |
pTRV2-GFP2 | F:5′-atttcctttaccattgacgtcATGGTGAGCAAGGGCGAGG -3′ F:5′-gctaccaacgacactgacgtcTTACTTGTACAGCTCGTCCATGCC-3′ | |
病毒检测 Virus detection | pTRV1 | F:5′-GGTATTTGGTGGCAACGACT-3′ R:5'-ACCGCTGTGCTTTGATTTCT-3′ |
TRV2-CsPDS1 | F:5′-TTGTTACTCAAGGAAGCACGAT-3′ R:5′-cgtgagctcggtaccggatccGTCACCAGACAAATAGAACCCTTCT-3′ | |
TRV2-TCS1-1 | F:5′- TTGTTACTCAAGGAAGCACGAT-3′ R:5′-cgtgagctcggtaccggatccCATTGTGAAATCTTCATGAAATTGAG-3′ | |
C2b-GFP1 | F:5′- TTGTTACTCAAGGAAGCACGAT-3′ F:5′-gttgacagtagtggtgtcgacATGGTGAGCAAGGGCGAGG-3′ | |
pTRV2-GFP1 | F:5′- TTGTTACTCAAGGAAGCACGAT-3′ F:5′-gctaccaacgacactgacgtcTTACTTGTACAGCTCGTCCATGCC-3′ | |
qRT-PCR | qCsPDS | F:5′-GCTACGATGAAGGAACTGGCAA-3′ R:5′-TGCAATGGACGACAAGGTTCAC-3′ |
qTCS1 | F:5′- CCTCTTCAAAGGCCTGTCGTCT-3′ R:5′- CAAGCCTTCTCTGCTTGTGA-3′ | |
CsGAPDH | F:5′-TTGGCATCGTTGAGGGTCT-3′ R:5′-CAGTGGGAACACGGAAAGC-3′ |
表1 本研究中所使用的引物信息
Table 1 Information on primers used in this study
作用 Function | 引物名称 Primer name | 引物序列 Primer sequence |
---|---|---|
载体构造 Tectonic carrier | TRV2-CsPDS2 | F:5′-gtgagtaaggttaccgaattcTGCTGACATGTCAGTGGCATG-3′ R:5′-cgtgagctcggtaccggatccGTCACCAGACAAATAGAACCCTTCT-3′ |
TRV2-TCS1-2 | F:5′-gtgagtaaggttaccgaattcGAAATGATTTCAATACCCTCTTCAAA-3′ R:5'-cgtgagctcggtaccggatccCATTGTGAAATCTTCATGAAATTGAG-3′ | |
C2b-GFP2 | F:5′-gttgacagtagtggtgtcgacATGGTGAGCAAGGGCGAGG-3′ R:5′-ttcgggacatgcccggtcgacTTACTTGTACAGCTCGTCCATGCC -3′ | |
pTRV2-GFP2 | F:5′-atttcctttaccattgacgtcATGGTGAGCAAGGGCGAGG -3′ F:5′-gctaccaacgacactgacgtcTTACTTGTACAGCTCGTCCATGCC-3′ | |
病毒检测 Virus detection | pTRV1 | F:5′-GGTATTTGGTGGCAACGACT-3′ R:5'-ACCGCTGTGCTTTGATTTCT-3′ |
TRV2-CsPDS1 | F:5′-TTGTTACTCAAGGAAGCACGAT-3′ R:5′-cgtgagctcggtaccggatccGTCACCAGACAAATAGAACCCTTCT-3′ | |
TRV2-TCS1-1 | F:5′- TTGTTACTCAAGGAAGCACGAT-3′ R:5′-cgtgagctcggtaccggatccCATTGTGAAATCTTCATGAAATTGAG-3′ | |
C2b-GFP1 | F:5′- TTGTTACTCAAGGAAGCACGAT-3′ F:5′-gttgacagtagtggtgtcgacATGGTGAGCAAGGGCGAGG-3′ | |
pTRV2-GFP1 | F:5′- TTGTTACTCAAGGAAGCACGAT-3′ F:5′-gctaccaacgacactgacgtcTTACTTGTACAGCTCGTCCATGCC-3′ | |
qRT-PCR | qCsPDS | F:5′-GCTACGATGAAGGAACTGGCAA-3′ R:5′-TGCAATGGACGACAAGGTTCAC-3′ |
qTCS1 | F:5′- CCTCTTCAAAGGCCTGTCGTCT-3′ R:5′- CAAGCCTTCTCTGCTTGTGA-3′ | |
CsGAPDH | F:5′-TTGGCATCGTTGAGGGTCT-3′ R:5′-CAGTGGGAACACGGAAAGC-3′ |
图1 注射含pTRV2-CsPDS载体的侵染液中不同浓度AS(μmol · L-1)和农杆菌(OD600)的对烟草的感染效果
Fig. 1 Effects of different concentrations of As(μmol · L-1)and Agrobacterium tumefaciens(OD600)in infected solution containing pTRV2-CsPDS vector on tobacco infection
图2 温度对接种含pTRV2-CsPDS载体侵染液的烟草中病毒增殖的影响
Fig. 2 Effect of temperature on the proliferation of tobacco virus inoculated with infection solution containing pTRV2-CsPDS vector
图4 携带pTRV2-CsPDS、pTRV2-c2b-CsPDS的烟草研磨液的不同接种方法对茶苗生长的影响
Fig. 4 Effects of different inoculation methods of tobacco grinding liquid carrying pTRV2-CsPDS and pTRV2-c2b-CsPDS on tea plants growth
图5 携带pTRV2-CsPDS、pTRV2-c2b-CsPDS的烟草研磨液接种不同茶树品种的电泳图 M:DL2000 marker。1:龙井43;2:舒茶早;3:龙井长叶;4:槠叶齐;5:铁观音;6:福鼎大白;7:碧香早。
Fig. 5 Electrophoresis of different tea varieties inoculated with tobacco grinding liquid carrying pTRV2-CsPDS and pTRV2-c2b-CsPDS M:DL2000 marker. 1:Longjing 43;2:Shuchazao;3:Longjing Changye;4:Zhuyeqi;5:Tieguanyin;6:Fuding Dabai;7:Bixiangzao.
图6 茶树VIGS体系中病毒RT-PCR电泳检测 M:DL2000 marker;WT:未注射病毒。1 ~ 7:pTRV1的上、下游引物;8 ~ 13:RNA2载体上游引物和目的基因的下游引物。
Fig. 6 RT-PCR electropherogram for the detection of viruses in the VIGS system of tea plants M:DL2000 marker;WT:Virus not injected. 1-7:Forward primer and reverse primer of pTRV1;8-13:Forward primer of RNA2 vector and reverse primer of target gene.
接种的载体 Inoculated vector | 接种茶树数 Number of vaccinations | 感染数 Number of infections | 感染率/% Infection |
---|---|---|---|
pTRV1 + pTRV2-CsPDS | 50 | 16 | 32 |
pTRV1 + pTRV2-c2b-CsPDS | 50 | 21 | 42 |
pTRV1 + pTRV2-TCS1 | 50 | 15 | 30 |
pTRV1 + pTRV2-c2b-TCS1 | 50 | 19 | 38 |
表2 茶树感染率
Table 2 Infection rates of tea plants
接种的载体 Inoculated vector | 接种茶树数 Number of vaccinations | 感染数 Number of infections | 感染率/% Infection |
---|---|---|---|
pTRV1 + pTRV2-CsPDS | 50 | 16 | 32 |
pTRV1 + pTRV2-c2b-CsPDS | 50 | 21 | 42 |
pTRV1 + pTRV2-TCS1 | 50 | 15 | 30 |
pTRV1 + pTRV2-c2b-TCS1 | 50 | 19 | 38 |
图7 茶苗接种TCS1病毒沉默载体后不同时间接种叶片和40 d时不同部位新生芽和叶中咖啡碱含量变化 WT:未接种;**表示极显著性差异(P < 0.01)。
Fig. 7 Changes of caffeine content in new buds and leaves of different parts at different time and 40 d after tea seedlings were inoculated with TCS1 gene virus silencing vector WT:Unvaccinated;**indicates extremely significant difference(P < 0.01).
图8 茶树VIGS体系中TCS1和CsPDS的相对表达量变化 WT:未接种;**表示极显著性差异(P < 0.01)。
Fig. 8 Changes in the relative expression of TCS1 and CsPDS in the VIGS system of tea plants WT:Unvaccinated;** indicates extremely significant difference(P < 0.01).
图10 烟草接种含pTRV2-GFP侵染液后荧光图(a)和GFP的RT-PCR电泳图(b)
Fig. 10 Fluorescence diagram(a)and RT-PCR electrophoresis diagram(b)of tobacco inoculated with infection solution containing pTRV2-GFP
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