香蕉穿孔线虫效应蛋白基因Rs-cl-1的功能研究

Radopholus similis is an important plant pathogenic nematode with a wide host range. R. similis severely harms various agronomic and horticultural crops. In recent years, it invaded into China and has caused serious damage to farming. However, the inability to control this nematode is still a worldwide problem. In the previous studies, we found that the effect protein gene Rs-cl-1 was expressed in the esophageal glands of R. similis. In plant parasitic nematodes, oesophageal secretions are thought to play key roles in the process of invasion and pathogenesis. Based on the previous work, this project aims to detect the expression characteristics of Rs-cl-1 in R. similis by qPCR and to investigate the relative enzyme activity of Rs-CL-1. We would further screen effective RNAi fragment, construct the plant expression vectors and obtain transgenic tomato plants expressing Rs-cl-1 dsRNA via Agrobacterium mediation. In vitro RNAi and in planta RNAi will be used to investigate Rs-cl-1 functions in the process of reproduction, development and pathogenesis of R. similis. Persistence and inheritance of Rs-cl-1 silencing induced by in vitro RNAi and in planta RNAi also will be researched. The research results would provide a new promising target for controlling R. similis, it also provides a scientific basis to study and establish highly effective, environmentally friendly and sustainable control technology for plant nematodes.

香蕉穿孔线虫是一种重要的植物病原线虫，寄主范围广泛，严重危害多种农艺和园艺作物。近年来该线虫侵入我国对种植业的生产安全造成严重威胁，但其防治仍是一个世界性难题。我们在前期研究中发现效应蛋白基因Rs-cl-1在该线虫的食道腺特异表达，而食道腺分泌物与植物线虫的侵染致病密切相关。因此，本研究拟在前期工作的基础上，通过qPCR方法检测Rs-cl-1在该线虫中的表达特性；通过原核表达和配体试验分析效应蛋白的活性；利用分子生物学技术筛选高效RNAi片段，构建植物表达载体，通过农杆菌介导获得高效表达Rs-cl-1 dsRNA的转基因植株；通过in vitro 和in planta RNAi相结合的方法，研究Rs-cl-1在该线虫侵染致病和生殖发育过程中的功能，分析两种RNAi方法诱导基因沉默的持效性和遗传性，以期为该线虫的防治提供新的靶标，也为研究建立高效、环保和可持续的植物线虫防治技术提供科学依据。

香蕉穿孔线虫是一种重要的植物病原线虫，寄主范围广泛，已报道的寄主超过250种，严重危害多种农艺和园艺作物。近年来该线虫随着进口观赏植物传入我国，严重威胁我国种植业的生产安全。该线虫对农业的巨大危害使其受到广泛关注和研究，但目前该线虫的防治仍然是一个世界性的难题，因此研究防治该线虫的新靶标显得尤为重要。我们在对传入我国香蕉穿孔线虫的转录组数据进行分析过程中，筛选和克隆到该线虫的组织蛋白酶L（Rs-cl-1）和S（Rs-cps）基因。组织蛋白酶L和S在线虫及动物寄生线虫中广泛存，与动物寄生线虫的生殖、侵染致病等过程中发挥重要作用，因而此基因已被确定为开发防治动物寄生线虫新技术的靶标。但有关植物寄生线虫的组织蛋白酶L和S基因的研究尚未见报道。我们在前期研究中发现效应蛋白基因Rs-cl-1和Rs-cps在该线虫的食道腺特异表达，而食道腺分泌物与植物线虫的侵染致病密切相关。因此，本研究在前期工作的基础上，通过qPCR、Southern blot和原位杂交分析了Rs-cl-1和Rs-cps在该线虫中的表达特性；通过原核表达和配体试验分析效应蛋白酶的活性；利用分子生物学技术筛选高效RNAi片段，构建植物表达载体，通过农杆菌介导获得高效表达Rs-cl-1和Rs-cps dsRNA的转基因植株；通过in vitro 和in planta RNAi相结合的方法，研究该效应蛋白基因在香蕉穿孔线虫线虫侵染致病和生殖发育等过程中的功能，以及应用于线虫防治的潜能和价值，以期为香蕉穿孔线虫的防治提供新的靶标，为进一步研究利用该基因控制植物病原线虫奠定基础。