小麦慢锈品种叶片受条锈菌侵入后的木质素合成及调控研究

摘要

小麦条锈病是世界范围内小麦上最重要的病害。由于单基因控制的高抗品种在生产上抗性很容易丧失，而由微效基因控制的持久抗性品种日益受到重视。小麦慢锈性是由微效基因控制，其反应型表现为感病，但相对于感病品种，表现出潜育期较长、病原菌菌落较小、扩展缓慢、产孢量较少、严重度较低、病情发展缓慢、寄主产量降幅较小等特点，这些特点对于保持抗病稳定性和持久性具有重要意义。木质素与植物的抗病性有关，细胞壁木质化是小麦慢锈性的重要机制。咖啡酸氧甲基转移酶（COMT）是木质素合成途径中的调节酶，其表达量升高对木质素的合成有着积极意义。 本文以小麦慢锈品种川麦107、阿夫，高抗品种川麦42及感病品种川麦28、台长29为研究对象，分别从细胞组织结构、化学组分和基因表达水平研究了供试小麦品种在接种小麦条锈菌强致病菌株条中32后，其木质素的含量和表达水平。分别采用徒手切片和对甲苯胺蓝染色的方法从组织学水平上观察供试品种叶片中细胞壁木质化程度；采用巯基乙酸法测定供试品种叶片中木质素含量；并采用荧光实时定量PCR（RT-PCR）的方法对COMT进行相对表达量分析。实验结果显示，经徒手切片和光学显微镜下观察，可以看到接种处理的各品种叶片中被病菌侵入部位的细胞壁均被对甲苯胺蓝染成蓝色，但是不能判断叶片细胞壁的木质化程度。说明该方法适用于小麦叶片木质化的定性分析，而难以对其进行木质化程度的定量研究。用巯基乙酸法测定木质素含量的结果表明，川麦42、川麦107和阿夫叶片中木质素含量在接种7天和14天后较对照的增幅显著高于感病品种台长29和川麦28。可见，在供试的小麦高抗和慢锈品种中，接种高致病性的条锈菌导致了木质素含量的显著增高，而感病品种中的木质素含量则无明显变化，说明木质素在小麦高抗品种和慢锈品种的抗性机制中都起着重要作用。通过RT-PCR的方法对COMT基因的相对表达分析，结果显示接种7天后，川麦42和阿夫的COMT基因表达量比对照显著升高，与木质素含量测定的结果相一致，说明COMT在这两个品种中接种7天后的时段内的表达量与木质素的合成相关；川麦107、川麦28和台长29中的COMT基因表达量与对照无显著区别，可能是因为川麦107中调控木质素合成的酶不是COMT，或者COMT是在接种7天以前大量表达。接种14天后各供试品种叶片中COMT基因表达量也与对照无显著区别，说明有可能在该时期病害对木质素的表达的影响已经过了高峰期。本实验研究了小麦条锈病对慢锈品种中木质素含量影响和COMT对木质素合成的调控作用，进一步了解了小麦慢锈性的抗性机制，为小麦抗病性育种工作提供了理论基础。本研究也其它禾谷类植物的抗性机制和基因表达研究提供借鉴方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

前言

1 选题目的及意义

2 研究现状及综述

2.1 小麦条锈病的发生及危害

2.2 小麦抗条锈性的研究现状

2.3 小麦慢锈性的研究进展

2.4 木质素的生物合成及调控

2.5 木质素在小麦抗病性中的作用

2.6 荧光实时定量PCR技术的原理和方法

材料与方法

1 生物材料

2 主要仪器设备

3 主要试剂及其配制

4 实验方法

4.1 实验材料准备

4.2 组织化学分析

4.3 木质素含量测定

4.4 COMT基因的荧光定量表达分析

结果与分析

1 组织化学染色

2 木质素含量测定

3 RT-PCR

3.1 RNA提取检测

3.2 引物的筛选

3.3 qPCR反应体系的优化

3.4 COMT基因表达分析

结论与讨论

1 叶片的组织学分析

2 木质素含量测定

3 COMT基因表达分析

参考文献

致 谢