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马铃薯StSABP2和StSAMT介导SA-MeSA稳态在早疫病抗性中的作用及其调控机制

批准号:
32101776
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李倩
依托单位:
学科分类:
作物育种学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李倩

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
水杨酸(SA)和水杨酸甲酯(MeSA)在植物体内通过SABP2和SAMT的介导可以进行相互转化而形成动态平衡(SA-MeSA稳态),对植物防御反应至关重要。申请人前期研究发现StSABP2和StSAMT在外源SA和MeSA介导的马铃薯早疫病抗性中受到诱导表达,推测它们很可能通过调控SA-MeSA稳态在马铃薯抗早疫病中发挥重要作用。因此,本项目拟利用遗传学、生理学及分子生物学技术,进一步研究StSABP2和StSAMT突变体及过表达植株在早疫病菌胁迫下不同时间点的StSABP2和StSAMT表达特性对SA-MeSA稳态的调控作用,系统解析SA-MeSA稳态与马铃薯早疫病抗性反应之间的相关性,阐明StSABP2和StSAMT介导SA-MeSA稳态在早疫病抗性中的作用及调控机制。本研究将为创制抗早疫病马铃薯新种质提供实验证据和遗传材料,对有效开展马铃薯抗早疫病分子设计育种具有重要指导意义。
英文摘要
Salicylic acid (SA) and methyl salicylate (MeSA) can mutually transform under the regulation of SABP2 and SAMT to further form SA-MeSA homeostasis in plants, which is essential for plant defense responses. We have found that the expression of StSABP2 and StSAMT were induced in potato early blight resistance mediated by exogenous SA and MeSA, and it is speculated that StSABP2 and StSAMT might play an important role in potato resistance to early blight by mediating SA-MeSA homeostasis. Therefore, in this project, the regulation of SA-MeSA homeostasis by the expression characteristics of StSABP2 and StSAMT at different time points in StSABP2 and StSAMT mutants and overexpressing plants under the stress of Alternaria solani was intended to be studied via genetics, physiology and molecular biology techniques. Meanwhile, the correlation between SA-MeSA homeostasis and early blight resistance in potato was systematically analyzed to clarify the role and regulation mechanism of SA-MeSA homeostasis mediated by StSABP2 and StSAMT in early blight resistance. This study will provide experimental evidence and genetic material for the creation of new potato germplasms resistant to early blight, and will have important guiding significance for effective development of molecular design breeding of resistance to early blight in potato.
马铃薯早疫病是严重威胁马铃薯生产的重大病害,植物信号分子水杨酸(SA)和水杨酸甲酯(MeSA)在植物体内通过SABP2和SAMT的介导可以进行相互转化而形成动态平衡,在植物防御反应中发挥至关重要的调控作用。本项目以StSABP2和StSAMT为研究对象,利用遗传学、生理学及分子生物学技术,研究了StSABP2和StSAMT对SA和MeSA转化的调控作用及其与马铃薯早疫病抗性反应之间的相关性。主要获得了以下研究结果:(1)通过分子生物学手段克隆获得了StSABP2和StSAMT基因,StSABP2基因序列全长795 bp,是一种稳定的亲水性非跨膜蛋白,与番茄SABP2同源性最高,定位于细胞核和细胞膜中;StSAMT基因序列全长1107 bp,是一种不稳定的亲水性非跨膜蛋白,与番茄SAMT同源性最高,定位于细胞膜中,明确了StSABP2具有水杨酸甲酯酯酶活性,StSAMT具有水杨酸羧甲基转移酶活性。(2)通过基因沉默和过表达策略,筛选获得了StSABP2和StSAMT沉默表达和过表达植株,并对沉默表达和过表达植株进行了早疫病抗性分析,结果表明,StSABP2在植物抵御早疫病菌过程中发挥正向调控作用,而StSAMT在植物抵御早疫病菌过程中发挥负向调控作用。(3)通过测定对照植株、StSABP2和StSAMT沉默表达和过表达植株中SA、MeSA水平以及水杨酸甲酯酯酶和水杨酸羧甲基转移酶的酶活性情况,证明了StSABP2和StSAMT是通过调控SA和MeSA转化参与植物抵抗早疫病菌的侵染。(4)进一步结合StSABP2和StSAMT沉默表达和过表达植株的生理生化指标及抗病相关基因表达水平分析,明确了StSABP2和StSAMT通过调控SA和MeSA的转化,进一步介导SA信号途径,并协同抗氧化防御系统调控马铃薯早疫病抗性反应。本研究成果有助于揭示SA信号途径参与调控马铃薯早疫病抗性的作用机理,为利用基因工程获得抗早疫病马铃薯新品种提供实验手段和理论依据,对我国发展具有自主知识产权的抗早疫病马铃薯具有重要的指导价值。
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