美洲黑杨×毛果杨NDR1基因表达对E4锈菌侵染的响应

【目的】非小种专化抗病因子1(non-race-specific disease resistance 1,NDR1)可将病原入侵信号传入细胞膜内,继而激活含有CC结构域的CC-NBS-LRR抗性蛋白,介导植物抗性反应。探究杨树NDR1基因功能,克隆获得美洲黑杨×毛果杨(简称杂交杨)的PdtNDR1基因,并对PdtNDR1抗叶锈病基因表达进行研究。【方法】采用接种试验鉴定杂交杨和欧美杨与落叶松-杨栅锈菌E4强致病生理小种。采用PCR技术克隆杂交杨和欧美杨的NDR1基因(PdtNDR1和PndNDR1),并通过生物信息学分析其编码蛋白的结构与功能。采用荧光定量PCR技术分析锈菌接种后7个时间点PdtNDR1和PndNDR1的表达量变化。【结果】接种试验表明欧美杨是E4锈菌的感病品种,与E4锈菌构成亲和型互作关系。杂交杨是低感病品种,与E4锈菌构成非亲和型互作关系。生物信息学分析表明PdtNDR1和PndNDR1属于NHL家族。氨基酸序列分析表明PdtNDR1的N末端13—34位氨基酸和C末端嵌合在细胞膜上,中段氨基酸序列位于细胞外可以接触病原的侵染信号,N末端位于细胞内可将病原侵染信号传递到细胞内。荧光定量PCR技术检验锈菌接种后7个时间点PdtNDR1和PndNDR1对E4锈菌侵染的应激反应差异显著。PdtNDR1基因表达量在E4锈菌接种后持续增强,PndNDR1基因表达量未显著增加。【结论】PdtNDR1基因表达与杂交杨对E4锈菌的感病性正相关,决定杂交杨与锈菌的非亲和关系。