外源Hpa1介导半夏对TMV抗性的分子机制

批准号:
31601612
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
王德富
依托单位:
学科分类:
C1401.植物病理学
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
牛颜冰、吴磊、王向英、杨锋、寇丽莎、于沛侠
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中文摘要
半夏为天南星科植物半夏的干燥块茎,因具有止咳、抗肿瘤等功效而受到多方重视。然而随着种植规模的扩大,烟草花叶病毒(TMV)等病毒病对半夏的危害也愈发严重,已成为制约半夏生产的瓶颈。利用化学农药防治半夏病毒病不仅易引起环境污染,而且也极易造成半夏农药残留超标,因此,寻求一种安全有效的半夏病毒病防治方法势在必行。有研究表明源于革兰氏阴性植物病原细菌分泌的Harpin蛋白具有促进植物生长和提高广谱抗性的作用,而且项目前期将一种Harpin蛋白Hpa1喷施半夏叶片,然后用TMV进行攻毒,通过症状观察和病毒含量测定,发现Hpa1能够显著提高半夏对TMV的抗性水平,但其抗TMV分子机理目前尚不清楚。本项目拟在前期工作基础上,重点解析其抗性机理, 同时探索Hpa1诱导TMV抗性的田间适用性。研究结果对于认识Hpa1的抗病毒机制具有重要的科学意义,同时也为利用Hpa1进行半夏抗TMV大规模应用提供技术支持。
英文摘要
Pinellia ternata is a perennial herb, effective in antitumor, antitussive, etc. With the rising demand in market, large-scale development of Chinese herbal medicine is in need. However, with the continuous expansion of planting scale, the harm from tobacco mosaic virus has become more and more serious, greatly affected the yield and quality of Pinellia ternata. At present, using chemical pesticides to prevent plant virus not only can cause environmental pollution easily, but also can bring about excessive levels of the pesticide residues. Therefore, it’s imperative to seek a plant virus disease prevention method, which is both economical and up to the standard of management of Chinese herbal medicine GAP. And the use of some specific broad-spectrum defense response elicitor such as gram-negative Harpin proteins generated by plant pathogenic bacteria to stimulate effective resistance is an effective way. In our previous study, the Hpa1 proteins are sprayed onto the leaves of Pinellia ternate firstly, then the TMV was inoculated, after symptom observation and virus content detection, we found that Hpa1 can significantly improve the level of resistance to TMV in Pinellia ternata, but its antiviral molecular mechanism is unclear. This project intends to reveal the molecular mechanism of Hpa1 improving pinellia resistance to TMV, and to explore the applicability of Hpa1 induced TMV resistance in the field. The implementation of this project is to understand how Hpa1 deter TMV infection of pinellia has important scientific significance, and also to provide technical support of the use of Hpa1 for improving pinellia resistance to TMV in large-scale application.
半夏(Pinellia ternate (Thunb.) Breit.)为天南星科植物的干燥块茎,具有燥湿化痰、解毒等功效。半夏主要由块根进行无性繁殖,在长期无性繁殖过程中,半夏病毒病害问题日益突出,已对半夏产量和品质造成严重影响。因此,寻找一种简单、安全和有效的病毒病防治策略至关重要。已有研究表明Harpin蛋白Hpa1具有提高植物广谱抗性的作用,而且前期研究发现Hpa1喷施半夏感病叶片能够显著缓解花叶症状,说明Hpa1能够激发有效抗性,但其抗病的分子机理目前尚不清楚。因此,本研究在明确Hpa1能够有效激发抗性的基础上,重点解析Hpa1提高半夏对TMV抗性水平的分子机理,同时探索Hpa1诱导TMV抗性的田间适用性。主要实验结果如下:.1、确定了侵染半夏的优势病毒种类为TMV,通过保护和治疗实验分析发现,Hpa1最佳有效剂量为15 µg/mL,该浓度处理后其保护效果高达71.4%,治疗效果达55.4%;.2、用15 µg/mL Hpa1喷施半夏叶片,诱导1 d后再进行TMV接种,结果发现Hpa1诱导可使半夏体内的多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性以及抗病防卫相关基因PR1、PR5、PR3、PDF1.2的相对表达量都显著提高,同时半夏叶片中过氧化氢(H2O2)、胼胝质和酚类物质的积累量都显著增加,丙二醛(MDA)含量也显著下降;.3、以15 µg/mL Hpa1为诱导剂先喷洒半夏叶片,再以不同间隔时间进行TMV攻毒,结果发现将Hpa1喷施半夏叶片2 d后,再用TMV进行攻毒试验,此时半夏叶片的发病症状最轻,防治效果最好,高达85%;同时RT- qPCR检测结果也显示当间隔期为2 d时,系统病叶中TMV-CP的相对表达量最低,比对照组低11.52倍;另外,Hpa1处理在整个试验周期的防治效果都显著高于对照组,且防治效果可持续10 d左右。.以上实验结果表明,Hpa1具有较好的抗TMV活性,且以诱发植物获得系统抗性的方式来提高半夏对TMV的抗性水平,研究结果可为半夏病毒病的防治提供一种安全有效的防治策略,也为利用Hpa1进行半夏抗TMV大规模应用提供科学依据。
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Molecular identification and phylogeny of cucumber mosaic virus and zucchini yellow mosaic virus co-infecting Luffa cylindricaL. in Shanxi
黄瓜花叶病毒和西葫芦黄花叶病毒共感染丝瓜的分子鉴定及系统发育。
DOI:10.1007/s42161-019-00480-7
发表时间:--
期刊:Journal of Plant Pathology
影响因子:2.2
作者:Defu Wang;JiangRan Wang;LiYan Cui;ShuTing Wang;YanBing Niu
通讯作者:YanBing Niu
DOI:DOI 10.1007/s13337-017-0388-2
发表时间:2017
期刊:Virus Disease
影响因子:--
作者:Yanbing Niu;Xiaojing Pang;Yuanyuan Cheng;Defu Wang;Shang Guo;Yong Liu
通讯作者:Yong Liu
DOI:10.13865/j.cnki.cjbmb.2018.12.11
发表时间:2018
期刊:中国生物化学与分子生物学报
影响因子:--
作者:崔丽艳;庞小静;齐永红;王宝霞;王德富;牛颜冰
通讯作者:牛颜冰
DOI:10.13592/j.cnki.ppj.2018.0389
发表时间:2018
期刊:植物生理学报
影响因子:--
作者:王宝霞;齐永红;肖雅尹;崔丽艳;王德富;牛颜冰
通讯作者:牛颜冰
DOI:https://doi.org/10.1007/s42161 -019-00369-5
发表时间:2019
期刊:Journal of Plant Pathology
影响因子:--
作者:Defu Wang;Liyan Cui;Peixia Yu;Yonghong Qi;Baoxia Wang;Yanbing Niu
通讯作者:Yanbing Niu
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