地黄种植过程中存在严重的连作障碍问题,连作导致块根无法正常膨大、产量品质下降、土传病害严重等。本研究以正、重茬地黄块根为试验材料,通过差异蛋白质组学技术分析连作下地黄块根蛋白质表达谱变化,并进一步采用q RT-PCR技术对锁定的差异蛋白质表达量变化进行验证分析。研究结果发现,连作导致与块根重要生理代谢过程和主要成分合成相关的蛋白质都下调表达,与蛋白质折叠相关的伴侣素(chaperonin)在重茬地黄块根中全部下调表达;连作下与胁迫响应、抵御相关的蛋白质(如pathogenesis-related protein 10,cytochrome P450,Type IIIa membrane protein cp-wap13等)均上调表达。q RT-PCR定量分析证实重茬地黄块根中PR-10基因表达量显著高于正茬地黄;PR-10基因在尖孢镰刀菌病原菌侵染下能够明显被诱导表达,表达量随着侵染时间的增加而逐渐升高,验证了差异蛋白质组学分析的结果。可见连作胁迫对地黄块根蛋白质表达谱有显著影响,导致蛋白质表达紊乱,连作植株生理代谢过程异常,碳水化合物和能量代谢缓慢,产生连作障碍效应。
转录因子MYB57能够调控水稻化感抑草能力。为进一步研究调控OsMYB57基因表达的上游因子,以化感水稻‘PI312777’和非化感水稻‘Lemont’为对象,分离鉴定了OsMYB57基因启动子的转录因子。结果显示,OsMYB57基因表达受转录因子basic helix-loop-helix protein 009(bHLH009,基因:OsMYC2)、LOC_Os04g32590.1(基因:Os04g0397500)、LOC_Os02g31160.1(基因:Os02g0516800)以及转录调节因子LOC_Os03g25430.1(基因:Os03g0370250)、LOC_Os03g50110.1(基因:Os03g0708800)等的调控。稗草胁迫下的‘PI312777’和‘Lemont’中的这些基因上调表达。bHLH009(OsMYC2)是茉莉酸信号途径的调节因子,外源添加0.05 mmol∙L−1茉莉酸甲酯(MeJA)不同程度提高了‘PI312777’和‘Lemont’中的OsMYC2、Os04g0397500、Os02g0516800、Os03g0370250和Os03g0708800基因的表达,水稻根系分泌液对稗草的化感抑制率提高;化感水稻‘PI312777’根系分泌液对稗草地上和地下部生物量的抑制率分别提高25.82%和17.01%;而非化感水稻‘Lemont’根系分泌液的抑制率则分别提高5.30%和15.36%。本研究表明,OsMYB57基因表达受bHLH009(MYC2)等的转录调控,适宜浓度的茉莉酸甲酯则能够促进OsMYC2的表达,进而调控提高OsMYB57表达,增强水稻化感抑草能力。
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