小黑豆抗大豆胞囊线虫的分子代谢机制研究

大豆胞囊线虫病是影响大豆生产的重要病害，利用小黑豆抗源培育抗病品种是解决这一病害最经济有效的防治措施。小黑豆是我国特有的抗胞囊线虫种质资源。小黑豆的抗胞囊线虫分子代谢机制研究对于充分有效地利用小黑豆抗源和分离看先虫基因具有重要意义。本项目组通过差异蛋白质组研究已经明确了小黑豆根系中的二磷酸核酮糖羧化酶，钙结合蛋白和磷脂酶C在对大豆胞囊线虫3号生理小种的抗性代谢中发生较大变化并起重要作用。本研究拟利用实时荧光PCR、双向电泳、HPLC等现代蛋白质分析技术和代谢组研究技术拟对小黑豆根系中这些与抗大豆胞囊线虫功能密切相关的关键分子代谢途径进行研究，明确这些途径的产物在小黑豆的抗线虫代谢中的表达规律，进而对这些代谢途径的关键蛋白基因进行调控，明确小黑豆抗大豆胞囊线虫3号生理小种分子代谢机制。这些关键蛋白基因的表达调控将为我国抗大豆胞囊线虫的基因克隆和基因工程育种及线虫病害的防治奠定理论基础。

大豆是我国重要的农业作物，大豆胞囊线虫（Soybean Cyst Nematode,SCN）虫对大豆的生产造成极其严重的影响。本实验室从我国的种质源中筛选到具有优良抗线虫的品种如灰皮支黑豆、小粒黑豆和哈尔滨小黑豆等。这些优秀的抗源材料广泛地应用的抗SCN育种中。为了明确抗线虫机制，为提高抗线虫育种的效率。对上述抗线虫品种利用高通量试验技术进行了深入的研究取得了如下的进展：. 1 小黑豆的转录组学研究：①灰皮支黑豆和辽豆15接种SCN10天后的数字表达谱数据分析发现，在灰皮支黑豆有389条和344条基因分别上调和下调表达；在感病对照辽豆15中有222条和691条基因分别上调和下调表达。此外基因共表达分析发现18条和47条基因分别在灰皮支黑豆和辽豆15中上调和下调表达。.. 2 蛋白质组学研究:灰皮支黑豆和哈尔滨小黑豆的蛋白质组学，均检测到16个差异蛋白质点。差异蛋白灰皮支黑豆中检测到的差异蛋白包括胰蛋白酶抑制剂、木质部丝氨酸蛋白酶、丙糖磷酸异构酶和咖啡酰辅酶A甲基转移酶和RNA聚合酶III。在哈尔滨小黑豆的差异蛋白质包括胞质抗坏血酸过氧化物酶、氧化还原酶、5-二磷酸核酮糖羧化酶、钙调集合蛋白和磷脂酶C等。. 3 抗性相关基因: 筛序大豆病程相关蛋白家族，通过定量表达分析发现PR3和PR10在大豆胞囊线虫侵染后在灰皮支黑豆中上调表达显著，在感病对照辽豆15中表达下调。此外，从文库中筛选到抗性相关基因 Hs1pro-1，克隆到序列的编码区，定量分析表明该基因的表达受线虫诱导。且呈间歇性上调表达。