农业生物技术学报

作者：柳菁溪, 夏淑倩, 戚晓清, 钱致远, 马莹然, 汤近天, 夏文强, 张雅芬, 叶子弘, 崔海峰

单位：中国计量大学 生命科学学院/浙江省生物计量与检验检疫技术重点实验室,杭州 310018

关键词：菰,菰黑粉菌,松柏醛脱氢酶(ALDH2C4),茎部膨大发育,木质化,

基金：浙江省重点研发计划(2021C02058; 2020C02053); 国家自然科学基金(U20A2043); 浙江省“万人计划”科技创新领军人才项目(2019R52018); 浙江省基础公益研究计划(LGN21C150012)

阿魏酸是由松柏醛脱氢酶(aldehyde dehydrogenase family 2 member C4, ALDH2C4)催化产生的木质素单体合成的重要代谢成分,参与植物细胞响应病原真菌侵染的防卫,在植物细胞次生壁形成及木质化分化中具有重要调控作用。本研究从菰(Zizania latifolia)植株中克隆获得松柏醛脱氢酶相关基因ZlALDH2C4 (GenBank No. OQ552555),cDNA序列全长1 527 bp,具有1个PLN02766的松柏醛脱氢酶结构域,系统进化树分析表明,ZlALDH2C4与粳稻(Oryza sativa ssp. japonica)同源蛋白OsALDH2C4遗传距离较近。荧光定量PCR分析表明,茎部ZlALDH2C4表达受菰黑粉菌(Ustilago esculenta)侵染诱导显著上调,并在菰植株木质化程度高的组织部位表达量较高。基于正常茭白植株膨大肉质茎不同节位细胞的亚显微观察及茎部膨大发育期间ZlALDH2C4的时空表达分析发现,茎部ZlALDH2C4表达量与其木质化程度基本呈正相关,木质化程度较低的膨大起始及膨大发育初期茎部ZlALDH2C4表达量较低,膨大发育后期茎部细胞木质化程度增强伴随着ZlALDH2C4表达显著升高(P<0.05);在膨大肉质茎的不同节位中,细胞次生壁较厚的下部节位中ZlALDH2C4表达显著高于细胞次生壁较薄的上部节位(P<0.05)。上述结果表明,ZlALDH2C4与菰植株茎部细胞次生壁形成调节密切相关,能够响应菰黑粉菌侵染诱导,并参与菰植株茎部细胞木质化分化调控。本研究为菰黑粉菌侵染诱导菰植株茎部膨大发育的调控机制研究提供理论参考。

来源：2024年第4期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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