大白菜干烧心病发生与钙运输基因和CAS基因表达分析

摘要

大白菜(Brassica rapa L.ssp.pekinensis)原产我国北方，在我国是种植面积最大的蔬菜作物。据统计，中国每年大白菜种植面积约267万公顷，占全国蔬菜总栽培面积的15％左右，在蔬菜供应和农民增收中起着重要作用。近年来，大白菜干烧心病发病特别严重。发病率居高不下有逐年递增的趋势，因此抗干烧心病品种的选育现已成为大白菜育种的主要目标之一。
　　前人研究认为缺钙是引起大白菜干烧心发生的关键因素，而不同品种间在抗干烧心病特性上也会表现出明显差异。本研究以干烧心抗性显著不同的大白菜自交系为材料进行缺钙处理，通过RT-PCR技术研究钙离子运输基因ECA(Endoplasmic Reticulum-Bound Ca2+Pump)、ACA(Autoinhibited Ca2+-ATPases)和钙离子响应基因CAS(calcium sensor)在不同抗性材料中的表达变化，并以此为基础验证田间自然状态下发病的植株体内上述基因的表达特征。主要研究结果如下:
　　①营养液栽培中感病植株在梯度缺钙培养时，干烧心发病情况随培养液中Ca2+浓度的降低而严重。说明环境缺钙是诱发干烧心病的重要原因。
　　②为进一步研究植株中钙离子含量与干烧心发病之间的关系，以100个株系组成的大白菜DH群体为材料调查干烧心病情指数并测定各株系中Ca2+含量。相关性分析表明，在该群体中，干烧心病情指数与Ca2+含量之间的相关系数(correlation coefficient，r)为0.06(P＜0.0001)，两者表现为不相关。因此推测钙离子更可能在细胞和分子层面影响植株干烧心抗性。
　　③通过同源序列比对发现大白菜共有7个ECA基因和4个CAS基因。以抗病材料的‘秦二小（陕西）’和感病材料的‘早大橘（日本）’为材料进行研究，发现缺钙处理后，2个材料中的ECA基因都上调表达，但在抗病材料中的上调更为显著;CAS基因在缺钙处理后的表达也有显著改变，但各个CAS基因的表达模式表现较大差异。这表明大白菜ECA和CAS基因表达受钙胁迫影响，并可能与大白菜苗期干烧心病的发生相关。
　　④从自然群体中筛选出干烧心病田间抗性有显著差异的3个株系，通过RT-PCR，比较不同株系中内叶、中叶和外叶中ECA、ACA和CAS的表达情况。结果表明内叶中钙离子运输不足是导致干烧心发生的关键。这进一步说明ECA、ACA和CAS在植株体内的表达情况与植株的抗性密切相关。

目录

声明

摘要

缩略词表(Abbreviation)

引言

第一章 文献综述

1 大白菜干烧心病

1．1 大白菜干烧心病症状

1．2 大白菜干烧心病研究进展

1．3 大白菜干烧心病鉴定方法

2 钙信号参与的信号转导

2．1 钙信号形成

2．2 钙信号特点

2．3 钙库

3 钙外流系统

3．1 ECA

3．2 ACA

4 钙信号作用方式

4．1 CAM

4．2 CBL

4．3 CDPK

第二章 大白菜ECA和CAS在缺钙胁迫下的表达分析

1 材料与方法

1．1 材料

1．2 材料的缺钙处理

1．3 取样及RNA提取

1．4 反转录

1．5 ECA和CAS的克隆

1．6 荧光定量PCR

2 实验结果

2．1 Ca2+缺乏可导致大白菜苗期干烧心病发生

2．2 干烧心病情指数与绝对含钙量的相关性分析

2．3 大白菜ECA和CAS基因的获得及系统发育树分析

2．4 单克隆测序比对结果

2．5 Ca2+运输基因ECA在缺钙时的表达特征分析

2．6 Ca2+响应基因CAS在缺钙时的表达特征分析

3 讨论

第三章 自然群体中大白菜钙运输基因和CAS的表达分析

1 材料与方法

1．1 材料

1．2 取样及RNA提取

1．3 反转录

1．4 荧光定量PCR

2 实验结果

2．1 Ca2+运输基因ECA和ACA的表达特征分析

2．2 Ca2+响应基因CAS在缺钙时的表达特征分析

3 讨论

全文结论

创新之处

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢