地区：上海市 宝山区
关键词：河南农业大学;河南省林业科学研究院;许昌市林业技术推广站;开封市林业技术推广站
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000002343
成果描述：
| 泡桐是中国重要速生用材和防护林树种，在改善生态环境、保障粮食安全和提高农民收入等方面起着重要作用。然而，由于丛枝病给泡桐产业造成了巨大经济损失。故课题组经十年研究，在泡桐丛枝病植原体基因组，泡桐病、键苗转录组和蛋白质组等组学变化及抗病品种培育方面取得了一系列创新性成果。1、绘制了世界上第一张泡桐丛枝病植原体基因组完成图，为阐明病原与寄主互作机理奠定了坚实基础。该植原体基因组含1条长891,641bp环状染色体和2个质粒，GC含量27.3%。染色体有1,124个ORF，32个tRNA和6个rRNA、180个串联重复序列、150,670个碱基修饰位点、30个SSR序列。与其它6个有完成图植原体基因组学进行了共线性和功能基因分析发现，该植原体含有P-型ATP酶基因，Sec分泌系统和YidC分泌蛋白基因，PMU元件，效应因子SAP11，SAP54和TENGU等关键基因以及磷脂代谢、叶酸生物合成、糖酵解、嘌呤和嘧啶代谢补救途径等关键代谢通路。2、国内外首次建立了泡桐丛枝病发生机理分子模型,为防治丛枝病提供了理论支撑。采用转录组、miRNA、蛋白质组和代谢组等手段，筛选出与3种泡桐丛枝病发生特异相关基因54个、miRNA 5个和次生代谢物25种。关联分析找到了miRNA的靶基因，发现12个基因编码蛋白受转录后调控。它们主要参与植物激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢、植物与病原互作、苯丙烷生物合成和嘧啶代谢等代谢途径。检测到次生代谢物类黄酮、氨基酸及其衍生物、激素、酚类物质等。在此基础上，提出了“泡桐细胞膜上的EFR受体识别泡桐丛枝植原体延长因子EF-Tu，通过一系列磷酸化反应激活MAPK通路，进而激活下游的WRKY转录因子，诱导细胞分裂素的合成；同时，植原体产生的effector通过Sec系统分泌到宿主中，作用于泡桐TCP转录因子等靶点，影响茉莉酸的合成，并参与下调一系列生长素应答基因。生长素和细胞分裂素比例的改变，导致泡桐丛枝病发生”的分子模型。此外，制定了防治泡桐丛枝病和植原体保存的标准。3、培育出了抗丛枝病泡桐新品种，加快了泡桐品种更新换代。利用筛选出的抗性基因进行早期分子鉴定，选育出具有生长速度快、适应性强和丛枝病发病率低等特性的‘豫桐1号’等3个泡桐新品种。截止2016年底，该成果已在河南、安徽和山东等省大面积推广应用，产生了显著的经济、生态和社会效益。该成果国内外首次绘制了泡桐丛枝病植原体基因组完成图，建立了泡桐丛枝病发生分子机理模型。培育出抗丛枝病泡桐良种3个，制定国家林业行业和地方标准2项、授权国家实用新型专利6项，发表学术论文63篇(SCI32篇)，出版学术专著1部；培养博士后和研究生36名及大批林业实用型人才。该成果引领了世界泡桐研究方向，为阐明其它植物植原体病害发生机理及抗性品种培育奠定基础。 |
