西南大学孙现超团队揭示辣椒CaNHL家族的胁迫响应及CaNHL4的抗病功能

  辣椒(Capsicum annuum L.)是我国蔬菜种类中,经济价值最高,种植面积第二的蔬菜品种,但在辣椒的生产栽培过程中,却受到各种生物与非生物胁迫的损害,损失最高可达80%,甚至绝产挖掘辣椒的抗性基因,揭示其在抗性防御中作用,为辣椒的遗传育种打下理论基础。NHLNDR1/HIN1-like)基因包括HIN1NDR1基因,在植物激素调控的抗病防御中起着关键作用。

 

  近日,Horticulture Research在线发表了西南大学植物保护学院题为Genome-wide analysis of NDR1/HIN1-like genes in pepper (Capsicum annuum L.) and functional characterization of CaNHL4 under biotic and abiotic stresses的研究论文,该研究通过全基因组鉴定,结合转录组数据表征了辣椒CaNHL基因家族的胁迫响应表达,并明确了CaNHL4参与激素途径调控抗病防御,为辣椒的遗传育种奠定理论基础。

  

  本研究从全基因组出发,鉴定出15个辣椒CaNHL家族基因。结合生物信息学分析,发现CaNHL家族共分为4个亚组,并且多数CaNHL家族基因启动子含有MeJASA、干旱等顺式作用。结合转录组分析,发现CaNHL家族基因在辣椒各个器官中均不同程度的表达,并且CaNHL1CaNHL4CaNHL6CaNHL10CaNHL11CaNHL12强烈响应了冷、热、盐等非生物胁迫及水杨酸、茉莉酸、脱落酸等激素刺激。进一步,研究发现上述6个基因不同程度响应了疫霉(Phytophthora capsici)、细菌(Pseudomonas syringae)和病毒(tobacco mosaic virus)的侵染,且CaNHL1CaNHL4CaNHL12在三种病原侵染过程中表现出强烈的差异性,揭示这三个基因可能是辣椒防御反应中的关键基因。进而,对CaNHL4进行沉默和过表达验证其抗病功能,揭示CaNHL4作为辣椒的关键抗病因子响应对三种病原的侵染。CaNHL4定位于表皮细胞质膜。最后,通过反向验证沉默和过表达CaNHL4对水杨酸、茉莉酸以及活性氧诱导基因表达的影响,双向证明CaNHL4通过响应激素与活性氧途径参与辣椒抗病防御。

                                       

  西南大学植物保护学院刘昌云为论文第一作者,西南大学植物保护学院孙现超研究员和河北农业大学植物保护学院华北作物改良与调控重点实验室马利松教授为共同通讯作者,日内瓦大学彭浩然参与完成该论文。西南大学植物保护学院孙现超研究员领衔的“植物免疫与植物病害生态防控”团队主要是在以茄科为主的作物病原鉴定与病害诊断的基础上,研究病原与寄主的相互作用,挖掘抗病基因,解析作物抗病机制,并通过筛选有益微生物或抑菌诱抗物质以抑制病原或提高作物自身免疫力,并阐明其抗病毒、抑菌控病机制,最终结合作物病害发生特点,实现作物病害的生态防控。该研究得到了国家自然基金(3167014831870147)、中央高校基本科研业务费专项资金(XDJK2020B064),中国烟草公司重庆市公司科技项目(NY20180401070001NY20180401070008NY20180401070010)以及西南大学大学生创新创业训练计划(X201910635133)支持。

 

 

发布时间2020-06-09 10:33:26
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