中国野葡萄抗白粉病芪合成酶基因特异启动子及功能研究

葡萄芪合成酶（STS）基因表达产物白藜芦醇不仅能提高葡萄的抗病性还对人体起抗氧化、抗肿瘤等保健作用。因此，研究该基因，特别是中国野生葡萄抗白粉病的STS基因及其特异启动子的功能具有重要的科学价值。本项目在前期获得中国野生葡萄STS基因及其启动子序列（1772bp）的基础上，重点研究：①中国野葡萄STS基因和欧洲葡萄STS基因启动子序列组成、结构和表达活性功能的差异；②对启动子进行增强表达并与STS基因融合，构建植物表达载体，通过农杆菌介导转化欧洲葡萄获得转基因植株；③对转基因植株进行分子检测和高效液相色谱分析，验证转基因植株中目的基因整合与白藜芦醇的表达量，以筛选超强表达的转基因植株，旨在揭示中国野葡萄和欧洲葡萄STS基因及其启动子的功能差异，获得定向提高葡萄抗病性和白藜芦醇表达量高的葡萄STS基因及其启动子的融和植物表达载体，为利用基因工程技术挖掘中国野生葡萄抗逆新基因提供依据。

葡萄白粉病[Uncinula necator (Schw.) Burr.]是严重为害世界葡萄生产的一种真菌病害。在世界范围内广泛栽培的欧洲葡萄品种，虽然品质优良，但对白粉病抗性普遍较差。中国野生华东葡萄株系白河-35-1 作为高抗白粉病的野生葡萄资源被多次报道。葡萄白藜芦醇是苯丙氨酸合成途径中芪合成酶基因的表达产物，它不仅能增强植物的抗病性，而且具有抗癌、抗肿瘤、预防心血管疾病与神经保护剂等保健功能。本研究选用抗白粉病葡萄种质中国野生华东葡萄白河-35-1、感白粉病葡萄品种佳利酿与无核白为材料，研究了芪合成酶基因在葡萄与白粉菌互作过程的表达变化模式及亚细胞定位情况；比较了葡萄不同基因型中芪合成酶基因组结构；克隆了芪合成酶基因上游调控序列；应用农杆菌介导的模式植物烟草瞬时表达系统分析了获得的启动子活性；并检测了芪合成酶基因在病原菌诱导下的烟草与番茄中白藜芦醇的含量，进一步通过农杆菌介导法将含有中国野葡萄芪合成酶基因及其特异启动子的载体转入无核白葡萄中。主要结果如下：.1.高抗葡萄白粉病的中国野生华东葡萄株系白河-35-1 芪合成酶的表达具有不同于2个感病欧洲葡萄品种的特异表达模式，在与白粉菌互作过程中呈下调表达参与抗病过程。.2. 中国野生华东葡萄株系白河-35-1 与欧洲葡萄品种芪合成酶基因上游调控区差异较大，从而表现为白粉菌诱导后的特异表达模式。.3. 中国野生华东葡萄株系白河-35-1，欧洲葡萄品种佳利酿、无核白芪合成酶基因.启动子均能对烟草赤星病响应，具有病原菌诱导活性，但前者与后两者的调控方式不同。.4.中国野生华东葡萄株系白河-35-1芪合成酶启动子与其芪合成酶gDNA-2融合构.建在烟草中瞬时表达产生的白藜芦醇含量最高。.5.中国野生葡萄芪合成酶基因及其特异启动子的载体转入番茄Micro-Tom中，结果表明含有增强元件Enhancer的转化植株白藜芦醇含量最高，并能增强植物的抗病性。.6.中国野生葡萄芪合成酶基因特异启动子增强载体转化欧洲葡萄火焰无核白与霞多丽，获得经PCR、Southern blot检测为阳性的火焰无核白7株与霞多丽11株。.此外，我们还克隆获得中国野生毛葡萄‘丹凤-2’果实、叶片STS家族成员41条，这些研究为探讨中国野生华东葡萄芪合成酶基因及其启动子功能提供了理论基础。