茭白ZlRPM1.1和ZlPRM1.2基因克隆及其对菰黑粉菌菌丝侵染的响应

作者：晏牧熙; 崔海峰; 李帅; 赵金兰; 虞悦; 张雅芬; 俞晓平; 叶子弘^*

来源：农业生物技术学报, 2021, 29(11): 2061-2073.

• 菰
• 菰黑粉菌
• ZlRPM1(Zizania latifolia resistance to pseudomonas maculicola 1)
• 菌丝侵染
• 茎部膨大发育

茭白是我国重要水生蔬菜,是菰黑粉菌(Ustilago esculenta)菌丝侵染菰(Zizania latifolia)植株茎部而诱导形成的膨大肉质茎。RPM1 (resistance to pseudomonas maculicola 1)作为抗病相关基因,能够识别病原菌的入侵信号并激活植物自身的防卫反应。本研究从茭白提取基因组DNA,采用cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends, RACE)方法克隆获得2个响应菰黑粉菌侵染的基因ZlRPM1.1(GenBank No. KP729626)和ZlRPM1.2 (GenBank No. KP729627),经氨基酸序列比对推测其属于CC-NBSLRR (coiled coil-nucleotide binding site-leucine rich repeat)类植物抗病相关基因,与栽培水稻(Oryza sativa)的同源基因遗传距离较近,ZlRPM1.1和ZlRPM1.2与栽培水稻的相似性分别为61%和79%。采用菰黑粉菌体外人工侵染菰植株幼苗,对茎部进行qPCR分析的结果显示,外源菰黑粉菌菌丝侵染能够显著诱导菰植株茎部ZlRPM1.1和ZlRPM1.2基因的增强表达。膨大发育初期不同膨大表型茎部的qPCR分析发现,2个ZlRPM1基因在充满菰黑粉菌孢子的灰茭中的表达量均显著高于正常茭白,可能与两种膨大表型茎部中T型与MT型菰黑粉菌菌丝的侵染能力相关。正常茭白茎部膨大发育期间的q PCR分析表明,茎部膨大发育中后期,2个ZlRPM1基因均有显著增强表达,并在茎部膨大发育至茎长15 cm时表达量最高;但ZlRPM1.2基因在茎部8叶期(膨大起始)表达量显著升高,茎部表达量显著高于叶片;而ZlRPM1.1基因在茎部膨大起始时表达量升高不显著,叶片表达量显著高于茎部。上述结果表明,2个ZlRPM1基因均参与菰黑粉菌菌丝侵染诱导的茎部膨大发育调节,其中ZlRPM1.2可能是菰茎部参与响应菰黑粉菌菌丝侵染的重要调节基因。本研究为深入探讨菰植株响应菰黑粉菌菌丝侵染及茎部膨大发育的调节机制提供参考依据。

• 单位
  生命科学学院; 中国计量大学