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土壤高湿度下生姜对青枯菌应答转录组分析及内源激素信号通路关键基因功能鉴定
结题报告
批准号:
31501273
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
姜玉松
依托单位:
学科分类:
C1311.其他作物栽培学
结题年份:
2018
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘奕清、兰建彬、廖钦洪、黄科、邹勇、樊汶樵
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中文摘要
生姜(Ginger)是多年生宿根草本植物姜的根状块茎,其药食两用的特点具有很高的经济利用价值。土壤高湿度下,生姜易染青枯菌是引起生姜大幅减产的主要原因,导致生姜植株枯死,块茎腐烂。探明土壤高湿度下生姜对青枯菌的应答机制,解析其关键基因作用机制,对开发生姜栽培技术避免姜瘟病暴发具有理论和实践意义。. 申请者在生姜大田栽培经验的基础上,拟进一步对不同土壤湿度下青枯菌致病力进行精准化分析,探索土壤高湿度下生姜易染青枯菌的生理生化机制;分析生姜转录组响应土壤湿度的表达差异,发掘参与响应青枯菌侵染的病程相关基因;克隆2-3个激素信号转导通路关键基因,采用酵母双杂交系统、转化模式植物等手段研究该基因在响应青枯菌侵染过程中的作用,重点从植物内源激素层面探讨生姜在土壤高湿度下响应青枯菌侵染的分子机制,为开发针对生姜的栽培技术提供依据,为生姜基因工程提供基因储备。
英文摘要
Ginger, is the rhizome of the perennial herb plant Zingiber officinale, with high economic value for the characteristics of both drug and food usage. Under high soil humidity, Rastonia solanacearum is more prone to infect the ginger, which could lead to plant die and rhizomes rot. And that’s the main cause of severe ginger reduction. Understanding the mechanisms of ginger responding to R.solanacearum, and the functions of some pathogenesis related genes under high soil humidity will provide the theoretical and practical significances for the development of ginger cultivation technology, and avoidance of the outbreak of ginger bacterial wilt.. On the basis of the cultivation experience of ginger, this study designed to explore the physiological and biochemical mechanism of ginger responding to R.solanacearum by analyzing the virulence of R. solanacearum; analyze the differential expression of transcriptome and screen the pathogenesis related genes involved in the response to R.solanacearum under high soil humidity; clone 2-3 key genes involved in hormone signal transduction pathway and use yeast two hybrid system and model plant to study their antibacterial function. This study is mainly from the plant endogenous hormone pathway to understand the molecular mechanism of ginger response to the infection of R.solanacearum under high soil humidity, and could provide basis of the exploration of ginger cultivation techniques, and candidate genes for ginger genetic engineering.
生姜(Ginger)是多年生宿根草本植物姜的根状块茎,其药食两用的特点具有很高的经济利用价值。土壤高湿度下,生姜易感青枯菌是引起生姜大幅减产的主要原因。探明土壤高湿度下生姜对青枯菌的应答机制,对开发生姜栽培技术避免姜瘟病暴发具有理论和实践意义。本项目在生姜大田栽培经验的基础上,对不同土壤湿度下青枯菌致病力进行精准化分析,结果显示25%土壤湿度最适宜生姜生长,过度的提高土壤湿度(>30%)虽然促使生姜产生更多的分株,但是地下根茎的生长受到限制;利用RNA-seq测序分析了不同土壤湿度下生长的生姜块茎基因表达差异,发现大量的基因参与对青枯菌侵染的防御过程。在土壤高湿度下,生姜表现出高ABA含量和高表达水平响应的ABF4基因,其主要原因可能与生姜在高土壤湿度下分株密度较高有关;而WAK16和WAK3-2等基因的差异表达,可能是高土壤水湿度下生姜对青枯菌的抗性降低的主要原因;PRX、CPY和XET等细胞壁代谢相关基因呈现下调表达,表明高土壤湿度干扰正常细胞壁正常代谢,抑制细胞的过敏反应,导致生姜对青枯菌更加敏感。基于生姜RNA-seq数据,对生姜NAC家族成员和表达模式进行预测和分析,获得13个亚族72个生姜NAC转录因子,其中23个NAC转录因子在不同土壤湿度及青枯菌侵染处理下呈现显著的表达差异,其主要分布在与植物衰老、激素代谢和细胞壁代谢相关的第Ⅻ、XV和Ⅷ亚族。对筛选到的CESA、CPY、WAK、XET等细胞壁代谢相关基因、ABF4、PR-2、AOS等激素信号转导相关基因在烟草中进行了功能验证,确定其在抵御青枯菌侵染过程中的作用。本研究重点从植物内源激素层面探索生姜在土壤高湿度下响应青枯菌侵染的分子机制,对于生姜抗性分子育种具有重要的科学意义,同时还可以有针对性的开展姜瘟病的防控技术研发,指导田间生产,具有良好的应用价值。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:doi.org/10.1016/j.plaphy.2018.10.005
发表时间:2018
期刊:Plant Physiology and Biochemistry
影响因子:--
作者:姜玉松;黄孟军;张美霞;兰建彬;王维勋;陶向;刘奕清
通讯作者:刘奕清
DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2017.21.033
发表时间:2018
期刊:食品工业科技
影响因子:--
作者:廖钦洪;姜玉松;李会合;唐博峰
通讯作者:唐博峰
Transcriptome analysis reveals the genetic basis underlying the biosynthesis of volatile oil, gingerols, and diarylheptanoids in ginger (Zingiber officinale Rosc.).
转录组分析揭示了生姜(Zingiber officinale Rosc.)中挥发油、姜辣素和二芳基庚烷类生物合成的遗传基础
DOI:10.1186/s40529-017-0195-5
发表时间:2017-10-23
期刊:Botanical studies
影响因子:3.4
作者:Jiang Y;Liao Q;Zou Y;Liu Y;Lan J
通讯作者:Lan J
DOI:10.1007/s11738-018-2698-4
发表时间:2018-07-01
期刊:ACTA PHYSIOLOGIAE PLANTARUM
影响因子:2.6
作者:Li, Honglei;Huang, Mengjun;Jiang, Yusong
通讯作者:Jiang, Yusong
Transcriptome analysis provides novel insights into high-soil-moisture-elevated susceptibility to Ralstonia solanacearum infection in ginger (Zingiber officinale Roscoe cv. Southwest)
转录组分析为生姜(Zingiber officinale Roscoe cv. Southwest)中高土壤湿度对青枯菌感染的易感性提供了新的见解
DOI:10.1016/j.plaphy.2018.10.005
发表时间:2018-11-01
期刊:PLANT PHYSIOLOGY AND BIOCHEMISTRY
影响因子:6.5
作者:Jiang, Yusong;Huang, Mengjun;Liu, Yiqing
通讯作者:Liu, Yiqing
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