大豆疫霉菌胁迫下大豆素合成途径相关酶基因的克隆及功能验证

由大豆疫霉菌（Phytophthora sojae）引起的大豆疫霉根腐病是严重影响我国大豆生产的毁灭性病害，大豆素（glyceollin）是受大豆疫霉菌侵染后在大豆中产生一类重要的大豆植保素，大豆素的累积与大豆对疫霉根腐病的抗性紧密相关，苯丙氨酸解氨酶(PAL)、香豆酸辅酶A连接酶(4CL)和异黄酮还原酶（IFR）是大豆素合成途径的关键酶基因。在国家自然科学基金的资助下，本课题克隆到了PAL、4CL、IFR基因的全长，并对其序列进行了生物信息学分析。用Real time PCR进行了基因的表达模式分析，发现PAL、4CL基因受疫霉菌、冷、暗、紫外、SA、ABA诱导表达，且4CL基因随着时间变化受ABA诱导表达增强，和ABA密切相关。PAL、4CL、IFR基因进行了烟草和大豆的遗传转化工作，抗病性鉴定表明，转基因植株均提高了对烟草疫霉菌和大豆疫霉菌的抗性，且转基因大豆植株中木质素的含量增加，PAL酶活性增强。转基因植株大豆素含量明显高于对照，300µg大豆素对大豆疫霉根腐病菌的菌丝生长有明显的抑制作用，600µg大豆素可以抑制疫霉菌游动孢子的形成以及释放。将PAL、4CL、IFR基因构建到RNAi载体，进行了大豆的遗传转化，RNAi后PAL基因大豆植株较对照感病严重，其次是RNAi后转4CL基因的大豆植株，而转IFR基因大豆植株的抗病性变化不明显，这有可能是PAL是大豆素途径第一个关键酶的原因。