转录因子PyATHB15调控杜梨抗腐烂病的分子机理

Pear is a world-wide fruit. The pear valsa canker is one of the most serious diseases in pear. The application candidate has been selected the best resistance variety, which called Du pear, among 43 collection pear cultivars. After RNA-seq analysis of transcriptoms of the varieties with or without inoculations, the ATHB15 was identified to a pathogen-induced up-regulation of genes which encodes a putative transcription factor (TF). Here we proposal to evaluate the biological transcription factor functions of ATHB15 with protein structure prediction, subcellular localization and transcriptional activation assay. Then we will finish the complementary test of resistance function by generating the over-expression or suppression transgenic lines with genetic transformation. Meanwhile, the target of ATHB15 will be screened out with combination of ChIP-seq and RNA-seq which will help to explore how pear response and transmit the signal mediated by pathogen. In general, the collection data will reveal the resistance mechanism mediated by ATHB15. That is prospected to be a novel signal transduction pathway.

梨（Pyrus）是一种世界性的水果，而梨树腐烂病（pear valsa canker）是梨栽培生产中危害严重的病害之一。申请人前期从43份梨种质资源中筛选出梨树腐烂病抗病种质杜梨，利用RNA-seq技术开展了转录组分析，得到一个受腐烂病菌诱导特异性上调表达的转录因子ATHB15。本项目进一步通过蛋白结构预测分析、亚细胞定位、转录激活活性鉴定，验证其转录因子的生物学功能；随后利用转基因技术获得ATHB15超量表达和基因功能缺失的株系，对其进行抗病功能验证；同时通过ChIP-seq和RNA-seq联合分析筛选转录因子ATHB15调控的靶标基因，解析梨树响应腐烂病信号传导机制。从而阐明梨树转录因子ATHB15调控植物抗性反应的机理，有望揭示一条新的抗病信号传递途径。

梨是一种世界性的水果，而梨树腐烂病是梨栽培生产中危害严重的病害之一。阐明梨树转录因子ATHB15调控植物抗性反应的机理，有望揭示一条新的抗病信号传递途径。主要研究内容如下：1.梨腐烂病强致病性菌株筛选从山东梨产区采集腐烂病样品分离鉴定3份菌株，根据其在离体梨树枝条上的致病力差异，筛选获得强致病菌株标号Va1。.2.完成165份梨种质对腐烂病的抗性评价及抗病品种与感病品种差异基因的筛选。对165份梨种质进行抗性鉴定，其中抗性品种15份（9.09%），中抗品种46份（27.87%），中感品种37份（22.42%），感品种67份（40.61%）。选取高抗种质杜梨和高感种质新梨7号为试验材料，受病原诱导后，进行RNA-seq分析，得到一个明显下调表达的转录因子ATHB15。.3. ATHB15基因的克隆、生物信息学分析和亚细胞定位。克隆得到杜梨和新梨7号ATHB15 基因。该基因cDNA全长均为2528bp，编码842个氨基酸，与已测序杜梨ATHB15只在234aa(S/P),244aa(A/V),256aa(N/S)氨基酸位点不同；蛋白功能预测其属于HD-ZipIII型转录因子；ATHB15的亚细胞定位在细胞核中，具有转录因子的一般特征。.4.ATHB15功能分析。qRT-PCR分析发现杜梨、新梨7号的ATHB15在病原诱导后的不同时期表达量均呈现整体下降趋势，其中高感病品种（新梨7号）的下降趋势明显；通过烟草瞬时表达，确定ATHB15不是激发子；同时结合腐烂病原诱导，明确ATHB15在植物受病原诱导中起负调控作用；利用农杆菌介导的遗传转化方法，将含有ATHB15基因的农杆菌侵染本生烟叶片，获得阳性转基因植株，下一步通过腐烂病病原接种实验，明确转录因子PyATHB15参与调控杜梨抗腐烂病的分子机理。.5．预测ATHB家族基因功能。通过分析腐烂病诱导新梨7号不同时间点的RNA-seq基因表达量差异，结合杜梨全基因组测序数据，发现9个ATHB家族基因受病原诱导后表达差异明显。其中5个基因整体呈现下降趋势，与ATHB15表达趋势相同；4个基因整体呈现上升趋势，与ATHB15表达趋势不同。