茄子SmNAC调控青枯病抗性分子机理研究

Bacterial wilt , caused by Ralstonia solanacearum, is serious to affect the production of eggplant, and it is difficult to control the disease.The mechanism of bacterial wilt-resistance in eggplant is still unclear.A NAC transcription factor ,named SmNAC, was isolated from eggplant by RNA-sequencing method. The expression level of SmNAC was significantly different in both resistant and susceptible eggplant , after identification function of SmNAC, the results showed that the SmNAC transcription factor was involved in regulation the disease resis-tance in eggplant, but the mechanism of the SmNAC factor regulation the bacterial wilt resistance in eggplant is still unclear.In the study, the transcription level of SmNAC will be identified.The effection of SmNAC on the expression of signal genes in the defense signal pathway will be analyzed.The up-, down interaction target gene ,and interation protein of SmNAC will be screened and identified，and the sequence of promoter . The function of some key factors will be identified.On the other hand, the interaction of SmNAC with the Avr or Vir facotr from pathogen will be detected also. the results will illuminate deeply and overall the mechanism of SmNAC regulation the bacterial wilt resistance in eggplant, and are important for broad and durable disease resistance vegetable breeding to unilize the gene in future.

茄子青枯病是影响茄子生产的一种重要病害，十分难以控制,而且茄子调控抗青枯病反应的分子机制仍未清楚。本项目在前期研究的基础上，我们对抗青枯病茄子材料与感病茄子材料接种病原后，进行转录组和表达谱分析，获得一个对青枯病菌胁迫响应，表达差异显著的NAC转录因子（命名SmNAC），通过功能验证，沉默该基因表达，可以提高感病材料抗性，表明其参与调控茄子的青枯病抗性反应，但是具体调控机理不清楚。因此本项目以SmNAC因子为切入点，主要开展以下研究：分析该基因表达特性和转录活性；筛选,鉴定与该基因发生作用的上、下游靶基因，分离启动子，开展启动子与基因结合研究；筛选SmNAC互作蛋白，并且进行相关关键因子的功能鉴定；另一方面，进行SmNAC与病原一些相关蛋白之间互作研究。研究结果旨在深入、全面的阐明茄子SmNAC调控抗青枯病的分子机理和信号网络，为开展蔬菜持久、广谱的抗病基因工程育种提供理论支持。

茄子是我国的一种重要蔬菜，青枯病是危害其生产的主要病害之一，有关茄子抗青枯病的资源比较缺乏，抗青枯病的分子机理研究也不深入，导致茄子抗青枯病育种进展缓慢。本项目在前期获得一个与调控抗青枯病抗性相关的NAC转录因子SmNAC的基础上，主要开展了一下研究工作：对茄子 SmNAC 进行分子特性和功能鉴定研究；SmNAC 下游靶基因的筛选和鉴定；SmNAC 互作蛋白的筛选、鉴定；克隆了茄子亚精胺合成酶基因SmPDs及其启动子序列，进行了功能鉴定； 进行MYB44的分离与调控SmPDs分析。结果表明， SmNAC该基因全长为1,708bp，包含1,038bp的开放阅读框（ORF），编码345个氨基酸，SmNAC含有NAC转录因子的保守特征区域，SmNAC基因与拟南芥ANAC072、ANAC019、ANAC055等具有较高同源性。该基因在抗感材料中表达存在差异性，在茎中表达最高，叶片中表达低，青枯病原和茉莉酸能够诱导该基因表达，为SA抑制该基因表达；SmNAC定位于细胞核中；具有转录活性；基因功能鉴定表明，该基因对茄子青枯病抗性具有负调控作用，主要是通过结合SA合成途径中的ICS1启动子，抑制其活性，导致SA含量降低，从而负调控青枯病抗性。同时SmNAC超表达能抑制SA 信号途径中基因 (EDS1、GluA、NPR1、TGA、SGT1、PAD4、PR-1a) 的表达量，促进JA 信号途径中基因 (JAR1、Pin2、LoxA) 的表达量。该蛋白不能与病原的HrpB、PrhJ(hrpG)、 PopP1、 PopP2和PrhA相关蛋白发生互作；筛选获得2个靶基因，CEVI和PR-5；同时发现亚精胺对提高茄子青枯病有促进作用；接种青枯病原可以提高亚精胺含量；克隆了茄子亚精胺合成基因SmPDs，该基因在抗感材料中也存在组织部位差异性，病原能够诱导该基因的表达，但是在抗性材料中表达量比感病材料要高；功能鉴定表明，SmPDs对茄子青枯病抗性具有正调控作用，调控抗性也与SA、MAPK途径相关基因有关；分离了SmPDs的启动子，利用Y1H技术，筛选获得与其启动子结合的转录因子MYB44，该转录因子通过与启动子对SmPDs具有正向调控，超表达MYB44能够增加茄子亚精胺含量，提高茄子对青枯病的抗性。所得结果对阐明茄子青枯病抗性分子机理和开展抗病分子育种有重要理论科学意义。