





中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (21): 4304-4317.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.21.013
颜培涵(
), 罗健铭, 郝晨星, 孙紫青, 叶蓉春, 李益, 刘恋, 盛玲, 马先锋, 邓子牛(
)
收稿日期:2023-04-06
接受日期:2023-06-09
出版日期:2023-11-01
发布日期:2023-11-06
通信作者:
联系方式:
颜培涵,E-mail:yanpeihan7279@163.com。
基金资助:
YAN PeiHan(
), LUO JianMing, HAO ChenXing, SUN ZiQing, YE RongChun, LI Yi, LIU Lian, SHENG Ling, MA XianFeng, DENG ZiNiu(
)
Received:2023-04-06
Accepted:2023-06-09
Published:2023-11-01
Online:2023-11-06
摘要:
【背景】柑橘溃疡病(Citrus canker)是由黄单胞杆菌柑橘致病变种(Xanthomonas citri subsp. citri,Xcc)引起的危害严重的柑橘病害之一,目前尚无根治方法,而现有栽培品种中很少有对柑橘溃疡病存在显著抗性的品种,因此,抗病品种的选育对根治该病害尤其重要,而抗性基因的发掘又非常利于抗病育种。【目的】以枸橼C-05的抗溃疡病相关基因CmPR4A为诱饵,筛选其上游转录因子,探究转录因子参与调控枸橼C-05抗溃疡病的功能作用,为选育柑橘抗病品种提供基因信息。【方法】基于前期冰糖橙和枸橼C-05叶片接种Xcc的转录组测序结果,结合实时荧光定量PCR分析PR4A在抗病和感病种质中的表达差异,使用PlantCARE对枸橼C-05(抗病)和冰糖橙(感病)PR4A启动子序列进行差异分析,利用酵母单杂交筛选PR4A上游转录因子,并使用酵母回转验证、双荧光素酶验证CmPR4A和候选转录因子的互作关系。在8种抗病和感病柑橘种质中,人工接种Xcc后,于0、2、4、6和8 d时取注射点附近的叶片,对转录因子的表达水平进行分析,验证其与抗病的关系。通过农杆菌介导瞬时转化法,将带有35S启动子的转录因子载体在枸橼C-05和冰糖橙叶片中瞬时过表达,使用qRT-PCR对转录因子和PR4A表达水平进行分析,并在瞬时过表达24 h后接种Xcc,进行Xcc菌定量和症状观察。【结果】接种Xcc的枸橼C-05和冰糖橙的转录组分析及定量PCR表达结果显示,在接种4、6和8 d时,抗病种质枸橼C-05中的PR4A表达量显著高于感病的冰糖橙。枸橼C-05和冰糖橙的PR4A启动子在-236 bp处存在顺式作用元件W-box的差异,以此为依据进行CmPR4A启动子短截并构建诱饵载体。依据自激活结果,在200 ng·mL-1的金担子素(AbA)浓度下,以proCmPR4A-2为诱饵,在枸橼C-05受Xcc诱导下的酵母文库中进行酵母单杂交筛选,表明CmWRKY75可以与proCmPR4A-2互作,双荧光素酶报告系统也证实二者的互作关系,且CmWRKY75正调控CmPR4A的表达。在8种柑橘种质叶片接种Xcc后进行WRKY75的表达模式分析表明,WRKY75表达量在抗病种质枸橼C-05、美国枸橼AV、矮果香橼中显著上调,在感病种质冰糖橙、沙田柚及柠檬、南川香橼和丹娜香橼中只出现微量上调。在枸橼C-05和冰糖橙叶片中瞬时过表达WRKY75,发现PR4A的表达量在接种4 d时显著上调且能增强叶片对Xcc的抗性。【结论】CmWRKY75可以结合到CmPR4A启动子的W-box上,并正调控CmPR4A的表达,增强叶片对Xcc的抗性。同时WRKY75的表达受Xcc诱导,在抗病种质中呈显著上调表达,与PR4A在抗病感种质中的表达变化趋势一致,可能是上游调控因子WRKY75在不同抗病和感病柑橘种质中表达差异导致,从而使其在枸橼C-05抗溃疡病过程中起作用。
颜培涵, 罗健铭, 郝晨星, 孙紫青, 叶蓉春, 李益, 刘恋, 盛玲, 马先锋, 邓子牛. 枸橼C-05 CmPR4A上游转录因子CmWRKY75的筛选及其抗溃疡病功能分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(21): 4304-4317.
YAN PeiHan, LUO JianMing, HAO ChenXing, SUN ZiQing, YE RongChun, LI Yi, LIU Lian, SHENG Ling, MA XianFeng, DENG ZiNiu. Identification of the Transcription Factor WRKY75 of CmPR4A in Citron C-05 and Its Function Analysis in Resistance to Citrus Canker Disease[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2023, 56(21): 4304-4317.
表1
本研究所用引物"
| 用途 Use | 引物名称 Primer name | 引物序列 Primer sequence (5′-3′) |
|---|---|---|
| 酵母单杂交 Yeast one hybrid | proCmPR4A-P1-AbAi-F-Sac I | CTTGAATTCGAGCTCGGGTTGCTCAAGAGCCAGATG |
| proCmPR4A-P2-AbAi -F-Sac I | CTTGAATTCGAGCTCCCCTTAGCAGCCCCCGC | |
| proCmPR4A-AbAi -R-Xho I | AGCACATGCCTCGAGATTTTTCTCTTAATTTTTTTTAGCTTAACTTACC | |
| CmWRKY75-pGADT7-F-EcoR I | GGAGGCCAGTGAATTCATGGAAAATTGCCAAATGTTTTTC | |
| CmWRKY75-pGADT7-R-Bam HI | CGAGCTCGATGGATCCTCAAAATGGAGTGTAAATTTGCAACT | |
| 双荧光素酶 Dual-luciferase | proCmPR4A-pGreen-F-Hind III | GACGGTATCGATAAGCTTCCCTTAGCAGCCCCCGC |
| proCmPR4A-pGreen-R-Bam HI | AGAACTAGTGGATCCATTTTTCTCTTAATTTTTTTTAGCTTAACTTACC | |
| 瞬时过表达 Over-expression | CmWRKY75-P1300-F-Sac I | ACGGGGGACGAGCTCATGGAAAATTGCCAAATGTTTTTC |
| CmWRKY75-P1300-R-Kpn I | GCTCACCATGGTACCTCAAAATGGAGTGTAAATTTGCAACT | |
| 实时荧光 定量PCR Quantitative Real-time PCR | Actin-qPCR -F | CATCCCTCAGCACCTTCC |
| Actin-qPCR -R | CCAACCTTAGCACTTCTCC | |
| PR4A-qPCR-F | TATGGCTGGACCGCTTTCTG | |
| PR4A-qPCR-R | TCTAAGCCTCCATTGGCACA | |
| WRKY75-qPCR-F | TGCTTTCCAAACAAGAAGCCAA | |
| WRKY75-qPCR-R | CAACGGTAGTAGCTTCTGGGG |
表2
CmPR4A上游转录因子在Xcc诱导的枸橼C-05酵母文库中的筛库结果"
| 基因名称 Gene name | 基因ID Gene ID | 转录因子家族 Transcription factor family | 功能 Function |
|---|---|---|---|
| HDG1 | Cme072170 | HD-ZIP | 茉莉酸代谢;角质层发育;花器官特性的维持 Jasmonate metabolism; Development of cuticle; Maintenance of floral organ characteristics |
| MADA4 | Cme017590 | ZF-HD | 细胞分化、防御反应、调节代谢 Cell differentiation, defense response, regulation of metabolism |
| RMA3 | Cme174580 | ZF-HD | 解旋酶和E3泛素连接酶活性 Activity of helicase and E3 ubiquitin ligase |
| WRKY33 | Cme018250 | WRKY family | SUMO化修饰调控植物免疫反应 SUMO modification regulates plant immune response |
| bHLH122 | Cme111260 | bHLH | 表皮发育;光周期;调节气孔运动 Epidermal development; Photoperiod; Regulate stomatal movement |
| TGA10 | Cme058810 | bZIP | 调节植物信号分子水杨酸和茉莉酸甲酯 Regulate plant signal molecules salicylic acid and methyl jasmonate |
| bZIP 60 | Cme155220 | bZIP | 调控种子萌发;增强耐热性 Regulating seed germination; Enhanced heat resistance |
| WRKY75 | Cme125500 | WRKY | 参与叶片与花瓣的衰老与脱落;参与抗病反应 Participate in the senescence and shedding of leaves and petals; Participate in disease resistance response |
图6
不同柑橘种质叶片接种柑橘溃疡病菌后WRKY75的表达模式 Citron C-05:枸橼C-05;MGJY:美国枸橼American citron;AGXY:矮果香橼Aiguo citron;Bingtang Sweet orange:冰糖橙;STY:沙田柚 Shatian Yu pummelo;NM:柠檬Lemon;NCXY:南川香橼Nanchuan citron;DNXY:丹娜香橼Danna citron。红色系为抗病种质;蓝色系为感病种质 The red series represents resistant genotypes, while the blue series represents susceptible genotypes"
| [1] |
doi: 10.1007/s41348-019-00295-9 |
| [2] |
doi: 10.1007/s40858-020-00340-1 |
| [3] |
doi: 10.1007/s40858-020-00355-8 |
| [4] |
doi: 10.1111/mpp.2018.19.issue-6 |
| [5] |
doi: 10.1111/pbr.2010.129.issue-3 |
| [6] |
郝晨星. 响应柑橘溃疡病菌侵染的枸橼C-05抗性基因PR4A的鉴定[D]. 长沙: 湖南农业大学, 2019.
|
|
|
|
| [7] |
doi: 10.1038/35081161 |
| [8] |
doi: 10.1016/j.pbi.2021.102030 |
| [9] |
doi: 10.1016/j.plaphy.2008.06.011 pmid: 18674922 |
| [10] |
刘红霞, 赵晨辉, 刘洋, 李增海, 梁英海, 张冰冰. 植物系统获得抗病性及其信号调控. 吉林农业科学, 2012, 37(2): 38-41, 51.
|
|
|
|
| [11] |
张玉, 杨爱国, 冯全福, 蒋彩虹, 耿锐梅, 罗成刚. 植物病程相关蛋白及其在烟草中的研究进展. 生物技术通报, 2012(5): 20-24.
|
|
|
|
| [12] |
|
| [13] |
doi: 10.1023/A:1010763506802 |
| [14] |
doi: 10.1016/0168-9452(89)90237-9 |
| [15] |
doi: 10.1134/S1021443714050100 |
| [16] |
doi: 10.1111/tpj.2014.77.issue-4 |
| [17] |
doi: 10.3390/plants12040833 |
| [18] |
doi: 10.3389/fpls.2022.1087525 |
| [19] |
doi: 10.1093/pcp/pcn011 |
| [20] |
pmid: 8115541 |
| [21] |
doi: 10.1093/jxb/erq148 |
| [22] |
|
| [23] |
doi: 10.1016/j.jplph.2021.153390 |
| [24] |
doi: 10.1016/j.tplants.2010.02.006 pmid: 20304701 |
| [25] |
doi: 10.1104/pp.17.00657 pmid: 29133369 |
| [26] |
doi: 10.1093/jxb/eraa529 pmid: 33165597 |
| [27] |
doi: 10.1093/jxb/erab391 |
| [28] |
doi: 10.1104/pp.15.01921 pmid: 27208272 |
| [29] |
|
| [30] |
doi: 10.1093/plphys/kiad057 |
| [31] |
doi: 10.1186/1471-2229-9-74 pmid: 19534828 |
| [32] |
doi: 10.1038/s41438-020-00371-4 |
| [33] |
|
| [34] |
张远嬿. 苹果MdWRKY33基因的克隆与功能分析[D]. 沈阳: 沈阳农业大学, 2018.
|
|
|
|
| [35] |
周茜茜, 邱化荣, 何晓文, 王宪璞, 刘秀霞, 李保华, 吴树敬, 陈学森. MdWRKY40介导提高苹果与拟南芥对轮纹病菌的免疫抗性. 中国农业科学, 2018, 51(21): 4052-4064. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.21.005.
|
|
|
|
| [36] |
doi: 10.1038/s41438-021-00486-2 |
| [37] |
doi: 10.1038/s41438-020-00377-y |
| [38] |
doi: 10.1105/tpc.17.00438 pmid: 29061866 |
| [39] |
卢婷, 杨莉, 胡威, 匡柳青, 郭文芳, 沈丹, 刘德春, 刘勇. 柑橘抗逆基因WRKY75的克隆与表达分析. 江西农业大学学报(自然科学版), 2021, 43(1): 82-93.
|
|
|
|
| [40] |
张娜. 中国野生葡萄VpWRKY75调控下游靶基因抗霜霉病的功能研究[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2021.
|
|
|
|
| [41] |
doi: 10.1016/j.hpj.2017.01.003 |
| [42] |
doi: 10.1038/82521 |
| [43] |
doi: 10.1111/ppl.2007.131.issue-3 |
| [44] |
刘兵, 李梦媛, 张娜, 尚博兴, 刘国甜, 徐炎. 中国野生葡萄抗霜霉病相关基因VpPR4b及其启动子的克隆和功能分析. 园艺学报, 2021, 48(2): 265-275.
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2020-0343 |
|
|
| [1] | 曹海顺, 周东源, 王瑞, 施招婉, 吴廷全, 张长远. 弱光胁迫短下胚轴黄瓜种质鉴定及其遗传位点挖掘[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1286-1301. |
| [2] | 刘婕, 侯瑞, 周泽华, 易图永. 聚六亚甲基胍对柑橘溃疡病菌的抑菌活性[J]. 中国农业科学, 2025, 58(9): 1779-1790. |
| [3] | 韦萍, 潘炬忠, 朱德平, 邵胜雪, 陈珊珊, 韦雅倩, 高维维. OsDREB1J调控水稻籽粒大小的功能研究[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1463-1478. |
| [4] | 王梦园, 魏倩睿, 李海艳, 杨巧敏, 宇军, 黄炜, 逯明辉. 辣椒MADS-box转录因子基因CaAGL61的耐热功能分析[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1604-1616. |
| [5] | 潘丽媛, 王永军, 李海军, 侯富, 李菁, 李丽丽, 孙苏阳. 基于转录组和WGCNA筛选小麦籽粒蛋白质累积相关调控基因[J]. 中国农业科学, 2025, 58(6): 1065-1082. |
| [6] | 刁邓超, 李云丽, 孟祥宇, 季颂涵, 孙玉晨, 马学红, 李杰, 冯永佳, 李春莲, 吴建辉, 曾庆东, 韩德俊, $\boxed{\hbox{王长发}}$, 郑炜君. 小麦TaGRAS34-5A的克隆及耐热功能研究[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 617-634. |
| [7] | 张林琳, 宫瑞, 崔彦玲, 钟雄辉, 李烨, 李然红, 潜宗伟. 利用VIGS分析SmWRKY30在茄子抗青枯病中的作用[J]. 中国农业科学, 2025, 58(3): 548-563. |
| [8] | 邹霈怡, 刘美艳, 王颖, 李然红. 狗枣猕猴桃AkNAC2的克隆及功能研究[J]. 中国农业科学, 2025, 58(19): 3985-3999. |
| [9] | 阮桥君, 毛苗苗, 张媛媛, 林晓蓉, 陈忠正. 茶树‘英红9号’乙胺合成关键酶基因CsAlaDC转录因子的筛选[J]. 中国农业科学, 2025, 58(12): 2427-2438. |
| [10] | 姜兴林, 于连伟, 付涵, 艾妞, 崔荧钧, 李好海, 夏子豪, 袁虹霞, 李洪连, 杨雪, 施艳. 转录因子NbMYB1R1通过促进活性氧积累抑制病毒侵染[J]. 中国农业科学, 2024, 57(8): 1490-1505. |
| [11] | 胡丹丹, 罗润琪, 梁瑞英, 汪磊, 梁琳, 司红彬, 丁家波, 汤新明. ApiAP2转录因子家族调控弓形虫生长发育的研究进展[J]. 中国农业科学, 2024, 57(13): 2687-2697. |
| [12] | 王兆昊, 郭兴茹, 张乐欢, 何永睿, 陈善春, 姚利晓. csi-miR399响应柑橘溃疡病菌侵染的表达模式及其抗病性分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(8): 1484-1493. |
| [13] | 李慧, 张雨峰, 李晓刚, 王中华, 蔺经, 常有宏. 全基因组DNA甲基化和转录组联合分析鉴定杜梨耐盐相关转录因子[J]. 中国农业科学, 2023, 56(7): 1377-1390. |
| [14] | 李懿璞, 童丽秀, 蔺雅楠, 苏治军, 包海柱, 王富贵, 刘剑, 屈佳伟, 胡树平, 孙继颖, 王志刚, 于晓芳, 徐明良, 高聚林. 玉米ZmCCT10耐低氮功能研究[J]. 中国农业科学, 2023, 56(6): 1035-1044. |
| [15] | 韩晓文, 韩硕, 胡义锋, 王梦如, 陈中义, 朱永兴, 尹军良. 喜旱莲子草AP2/ERF基因家族的鉴定及其在除草剂胁迫下的表达模式[J]. 中国农业科学, 2023, 56(20): 4021-4034. |
|
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