白羽嘉,張培嶺,黃 偉,馮作山,李 夢
鏈格孢菌侵染采后甜瓜果實組織幾丁質(zhì)酶和β-1,3-葡聚糖酶基因表達分析
白羽嘉,張培嶺,黃 偉,馮作山,李 夢
(新疆農(nóng)業(yè)大學食品科學與藥學學院,新疆 烏魯木齊 830052)
以伽師瓜(抗病性強)和86-1甜瓜(抗病性一般)果實為實驗材料,研究鏈格孢菌(Alternaria alternata)侵染后幾丁質(zhì)酶(chitinase,CHT)和β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3-glucanase,GLU)基因表達規(guī)律。甜瓜果實接種A. alternata,7 ℃貯藏,測定病斑大小,熒光定量聚合酶鏈式反應測定CmCht1、CmCht2和CmGlu相對表達量。結(jié)果表明:伽師瓜和86-1甜瓜接種A. alternata,在侵染9 d時出現(xiàn)病斑,9~24 d病斑直徑不斷擴大,86-1甜瓜病斑直徑大于伽師瓜,侵染24 d時86-1甜瓜病斑直徑是伽師瓜的1.12 倍,伽師瓜對A. alternata侵染的抵抗能力要強于86-1甜瓜。在侵染期間,伽師瓜和86-1甜瓜CmCht1、CmCht2和CmGlu相對表達量顯著提高,呈先升高后降低的變化趨勢,伽師瓜和86-1甜瓜CmCht1、CmCht2和CmGlu相對表達量最高峰出現(xiàn)時間分別相差3、6、3 d,伽師瓜CmCht1、CmCht2相對表達量始終高于86-1甜瓜,CmGlu相對表達量在侵染12~24 d高于86-1甜瓜。在侵染期間CmCht1、CmCht2和CmGlu表達規(guī)律存在差異,侵染前期CmCht1、CmCht2相對表達量較高,侵染中期和后期CmGlu相對表達量較高;A. alternata侵染前期主要誘導了CHT基因的表達,中期和后期主要誘導了GLU的基因表達,CHT和GLU的基因協(xié)同表達,起到抗病性的作用。伽師瓜抗病性強于86-1甜瓜與CHT和GLU的基因的表達密切相關。
甜瓜;鏈格孢菌;幾丁質(zhì)酶;β-1,3-葡聚糖酶;基因表達
新疆是國內(nèi)優(yōu)質(zhì)甜瓜的原產(chǎn)地和主產(chǎn)區(qū)[1-2]。甜瓜在田間種植、采后貯運過程中始終遭受到病原菌的持續(xù)侵染,采后病害發(fā)生嚴重[3]。甜瓜采后微生物侵染引起的病害主要有黑斑病、白霉病、軟腐病等[4-5]。由鏈格孢菌(Alternaria alternata)引起的黑斑病是甜瓜貯藏期危害性最大的病害[6-8]。病程相關蛋白(pathogenesis related proteins,PRs)是果實受生物或非生物脅迫誘導產(chǎn)生并積累的一類蛋白質(zhì)總稱,是果實防御體系的重要組成部分,表現(xiàn)出一定的抗菌作用[9]。PRs在植物體被病菌感染或誘導后迅速產(chǎn)生并積累,但在健康植物中不存在或表現(xiàn)微弱,因此PRs與植物受病原菌感染或抗病誘導密切相關[10-11]。目前果實采后PRs的研究主要集中在幾丁質(zhì)酶(chitinase,CHT)[12-13]和β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3-glucanase,GLU)上[14-15]。植物體受病原微生物侵染后,CHT、GLU等PRs被誘導合成,從而起到抗病性的作用[16]。已有相關研究從PRs基因調(diào)控及其編碼的蛋白生物活性等方面揭示果實采后抗病性的機制[17-18]。
目前甜瓜采后主要采用各種保鮮技術及誘抗處理延長貯藏期,如氣調(diào)保鮮[19]、水楊酸誘抗[20]、BTH誘抗[21]、殼聚糖處理[22]等,針對甜瓜貯運保鮮所采取的采前、采后等各種處理措施是外部措施,而甜瓜內(nèi)源性抵御病原菌侵染的能力是抗病性的關鍵。與86-1甜瓜相比,伽師瓜耐貯藏性強,優(yōu)良的抗病性是耐藏性重要支撐,伽師瓜應具備更強、有效抵抗病菌侵染的防御體系。
前期研究克隆了甜瓜CmCht1、CmCht2和CmGlu。CmCht1和CmCht2均編碼Ⅱ型CHT;CmGlu編碼GLU。幾丁質(zhì)和β-1,3-葡聚糖是真菌細胞壁的主要組成物質(zhì),CHT和GLU具有協(xié)同殺菌的作用,當二者協(xié)同表達時,可以水解病原真菌的細胞壁以抵御侵害[23]。實驗以伽師瓜和86-1甜瓜為材料,采后接種A. alternata,采用熒光定量聚合酶鏈式反應(polymerase chain reaction,PCR)分析侵染期間果實CHT和GLU的基因表達規(guī)律,了解甜瓜采后抵抗病原菌侵染的內(nèi)在機制,為進一步研究甜瓜采后抗病性調(diào)控技術提供理論依據(jù)。
伽師瓜,全生育期112 d,選擇質(zhì)量(4.0±0.25)kg、可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)不小于14%的果實采收。采收自新疆喀什地區(qū)伽師縣八鄉(xiāng),采收3 d內(nèi)運回實驗室處理。
86-1甜瓜,全生育期98 d,選擇質(zhì)量(3.8±0.25)kg、可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)不小于16%的果實采收。采收自新疆喀什地區(qū)伽師縣八鄉(xiāng),采收3 d內(nèi)運回實驗室處理。
A. alternata,2013年分離自伽師縣八鄉(xiāng)伽師瓜黑斑病中,保存于新疆農(nóng)業(yè)大學食品科學與藥學學院微生物實驗室。
植物總RNA提取試劑盒(TransZol Plant,ET121)、cDNA反轉(zhuǎn)錄試劑盒(TransScript One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMix,AT311-03) 北京全式金生物技術有限公司;定光定量PCR試劑盒(SYBR Select Master Mix,4472920) 美國ABI公司;瓊脂糖 西班牙Biowest公司;Tris-Base、DEPC、4S Red Plus Nucleic Acid Stain(NB6695)、6× RNA Loading Dye(B548323) 生工生物工程(上海)股份有限公司;冰乙酸、EDTA-Na2、95%乙醇、異丙醇、氯仿(均為分析純) 國藥集團藥業(yè)股份有限公司。
Biofuge Primo R高速冷凍離心機、Nanodrop 2000超微量分光光度計 美國賽默飛世爾科技公司;T-100梯度PCR儀、PowerPac Universal電泳儀、Sub Cell GT水平電泳槽 美國伯樂公司;Gene Genius Bio Image凝膠成像系統(tǒng) 英國SynGene公司;Stepone plus型熒光定量PCR儀 美國ABI公司;LDZX-50KBS高溫滅菌鍋上海申安醫(yī)療器械公司;JH-SCA凈化工作臺 上海鴻都電子科技有限公司;GL-88B旋渦混合器 海門市其林貝爾儀器制造有限公司。
1.3.1 甜瓜A. alternata侵染
甜瓜果實用2%的雙氧水表面清洗30 s后用清水沖洗干凈,晾干。用無菌打孔器在甜瓜果實中部等距離穿刺打孔6 個(直徑3.5 mm,深度4.0 mm),每孔接入15 μL A. alternata孢子懸浮液(孢子數(shù)1×106個/mL,含0.05% Tween-20),對照接入等量無菌水。接種后的甜瓜果實置于(7.0±1.5)℃、相對濕度80%~85%冷庫中貯藏。分別于0、3、6、9、12、15、18、21、24 d取樣,收集甜瓜病斑周圍0.50 cm處果肉組織,液氮速凍后,于-80 ℃的冰箱中保存。
1.3.2 甜瓜果實病斑大小的測定與計算
在接種A. alternata部位將甜瓜果實縱向剖開,游標卡尺測定病斑直徑(測量果肉過敏反應組織),計算平均值。
1.3.3 熒光定量PCR引物設計
CmCht1-F/R參考甜瓜CHT基因序列(KT921405、KU18790),CmCht2-F/R參考甜瓜CHT基因序列(KT921406、KU236388),CmGlu-F/R參考甜瓜GLU基因序列(KT921408、KU356919),內(nèi)參基因CmGAPDH-F/R參考甜瓜甘油醛-3-磷酸脫氫酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)基因序列(XM_008441195.2),具體引物見表1。
表1 熒光定量PCR引物Table 1 Primer sequences used for real-time PCR
1.3.4 總RNA的提取
取甜瓜果肉液氮研磨,按照植物總RNA提取試劑盒(TransZol Plant,ET121)說明書提取總RNA。1.0%瓊脂糖電泳檢測完整性。Nanodrop 2000測定RNA的A260nm/A280nm、A260nm/230nm與濃度。
1.3.5 cDNA的合成
使用TransScript One-Step gDNA Removal And cDNA Synthesis Super Mix反轉(zhuǎn)錄試劑盒合成cDNA??俁NA 50 ng~5 μg、Primer(0.1 μg/μL)1 μL、2×TS Reaction Mix 10 μL、TransScript?RT/RI Enzyme Mix 1 μL、gDNA Remover 1 μL,RNase-free ddH2O補足至20 μL。輕輕混勻后,25 ℃ 10 min;42 ℃ 30 min;85 ℃ 5 s,反應結(jié)束后于-20 ℃保存。
1.3.6 熒光定量PCR
熒光定量PCR總體系20 μL,包括:SYBR Select Master Mix 10 μL、primer F 0.4 μL、primer R 0.4 μL、cDNA 1 μL、ddH2O 8.2 μL,混合均勻。反應程序為:50 ℃ 2 min;95 ℃ 2 min;95 ℃ 15 s,60 ℃ 1 min(40 個循環(huán))。以CmGAPDH為內(nèi)參基因,采用2-ΔΔCt法計算甜瓜CmCht1、CmCht2和CmGlu的相對表達量[24]。
采用SPSS 20.0軟件進行數(shù)據(jù)分析,OriginPro 8.5繪圖。
圖1 甜瓜果實接種A. alternata病斑直徑Fig. 1 Lesion diameter of 86-1 muskmelon inoculated with A. alternata
甜瓜果實接種A. alternata,每3 d測定甜瓜病斑大小(圖1)。伽師瓜和86-1甜瓜在侵染前6 d沒有出現(xiàn)過敏反應,在侵染9 d時出現(xiàn)病斑,9~24 d病斑直徑不斷擴大,且86-1甜瓜的病斑直徑大于伽師瓜,差異顯著(P<0.05)。侵染24 d時伽師瓜和86-1甜瓜病斑直徑分別為2.86 cm和3.20 cm,86-1甜瓜病斑直徑是伽師瓜的1.12 倍。伽師瓜對A. alternata侵染的抵抗能力要大于86-1甜瓜。
提取甜瓜果肉總RNA,電泳結(jié)果28S和18S rRNA條帶清晰(圖2),RNA完整性較好,RNA樣品A260nm/A280nm比值為1.8~2.0之間。RNA的完整性較好,純度高,可以用來進行反轉(zhuǎn)錄實驗。
圖2 甜瓜果肉RNA提取結(jié)果Fig. 2 Agarose gel electrophoresis of RNA isolated from infected muskmelon
CmCht1-F/R、CmCht2-F/R、CmGlu-F/R和CmGAPDH-F/R的PCR結(jié)果顯示擴增片段大小正確,無引物二聚體產(chǎn)生(圖3)。
圖3 熒光定量PCR引物擴增結(jié)果Fig. 3 Real-time quantitative PCR detection
目的基因和內(nèi)參基因的PCR擴增熔解曲線見圖4。伽師瓜和86-1甜瓜的CmCht1、CmCht2、CmGlu和CmGAPDH的熒光信號隨著溫度的逐漸升高而增大,當溫度接近退火溫度(Tm)時,熒光信號突然變化加大,出現(xiàn)峰值,且只單一的熔點峰,無引物二聚體的形成,熒光定量PCR擴增產(chǎn)物專一,引物的特異性較強。
圖4 CmCht1(A)、CmCht2(B)、CmGlu(C)和CmGAPDH(D)熔解曲線Fig. 4 Melting curves for CmCht1, CmCht2, CmGlu, and CmGAPDH
2.4.1 A. alternata侵染甜瓜果實CmCht1基因表達變化
圖5 A. alternata侵染甜瓜果實CmCht1基因表達量變化Fig. 5 Change in CmCht1 expression in infected muskmelon during storage
如圖5所示,與對照相比,伽師瓜接種A. alternata在侵染期間CmCht1基因相對表達量明顯提高,呈先升高后降低的變化趨勢,差異顯著(P<0.05)。伽師瓜在侵染1~12 d CmCht1基因表達水平逐漸提高,侵染12 d時CmCht1基因相對表達量最高,為0 d的3.03 倍;侵染15~24 d CmCht1基因相對表達水平逐漸降低,侵染24 d時CmCht1基因相對表達量為0 d的1.52 倍。
與對照相比,86-1甜瓜接種A. alternata在侵染期間CmCht1基因相對表達量明顯提高,呈先升高后降低的變化趨勢,差異顯著(P<0.05)。86-1在侵染1~15 d CmCht1基因表達水平逐漸提高,侵染15 d時CmCht1基因相對表達量最高,為0 d的2.54 倍;侵染18~24 d CmCht1基因表達水平逐漸降低,侵染24 d時基因相對表達量為0 d的1.22 倍。
A. alternata侵染甜瓜果實,伽師瓜和86-1甜瓜CmCht1基因表達最高峰出現(xiàn)的時間相差3 d,但伽師瓜中CmCht1基因相對表達量始終高于86-1甜瓜果實,且差異顯著。
2.4.2 A. alternata侵染甜瓜果實CmCht2基因表達變化
圖6 A. alternata侵染甜瓜果實CmCht2基因表達量變化Fig. 6 Change in CmCht2 expression in infected muskmelon during storage
如圖6所示,與對照相比,伽師瓜接種A. alternata在侵染期間CmCht2基因相對表達量明顯提高,呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢,差異顯著(P<0.05)。伽師瓜在侵染1~12 d CmCht2基因表達水平逐漸提高,12 d時CmCht2基因相對表達量最高,為0 d的3.54 倍;侵染15~24 d CmCht2基因表達水平逐漸降低,侵染24 d時基因相對表達量為0 d的1.24 倍。
與對照相比,86-1甜瓜接種A. alternata在侵染期間CmCht2基因相對表達量明顯提高,呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢,差異顯著(P<0.05)。86-1甜瓜在侵染1~6 d CmCht2基因表達水平逐漸提高,6 d時CmCht2基因相對表達量最高,為0 d的1.91 倍;侵染9~24 d CmCht2基因相對表達水平逐漸降低,且18~24 d 基因相對表達量變化不顯著(P>0.05),分別為0 d的1.43、1.22 倍和1.13 倍。
A. alternata侵染甜瓜果實后,伽師瓜CmCht2基因表達最高峰出現(xiàn)的時間比86-1甜瓜推遲6 d。伽師瓜CmCht2基因相對表達量始終高于86-1甜瓜,且在3~21 d相對表達量差異顯著。
2.4.3 A. alternata侵染甜瓜果實CmGlu基因表達變化
圖7 A. alternata侵染甜瓜果實CmGlu基因表達量變化Fig. 7 Change in CmGlu expression in infected muskmelon during storage
如圖7所示,與對照相比,伽師瓜接種A. alternata在侵染期間CmGlu基因相對表達量明顯提高,呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢,差異顯著(P<0.05)。伽師瓜在侵染1~15 d CmGlu基因表達水平逐漸提高,15 d時CmGlu基因相對表達量最高,為0 d的4.33 倍;侵染18~24 d CmGlu基因表達水平逐漸降低,但其相對表達量仍維持在較高水平,分別為0 d的4.26、4.18 倍和3.57 倍。
與對照相比,86-1甜瓜接種A. alternata在侵染期間CmGlu基因相對表達量明顯提高,呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢,差異顯著(P<0.05)。86-1甜瓜在侵染1~12 d CmGlu基因表達水平逐漸提高,12 d時CmGlu基因相對表達量最高,為0 d的3.35倍;侵染15~24 d CmGlu基因表達水平逐漸降低,侵染24 d時基因相對表達量為0 d的1.97 倍。
A. alternata侵染甜瓜果實,0~9 d伽師瓜CmGlu基因相對表達量低于86-1甜瓜,12~24 d CmGlu基因相對表達量高于86-1甜瓜,差異顯著。伽師瓜比86-1甜瓜CmGlu基因表達最高峰出現(xiàn)的時間推遲3 d。
2.4.4 A. alternata侵染伽師瓜果實CHT和GLU的基因表達規(guī)律
圖8 A. alternata侵染伽師瓜CmCht1、CmCht2和CmGlu基因表達量變化Fig. 8 Changes in CmCht1, CmCht2, and CmGlu expression in infected Jiashi muskmelon during storage
伽師瓜接種A. alternata,在侵染期間CmCht1、CmCht2和CmGlu相對表達量變化差異顯著(P<0.05),均呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(圖8)。CmCht1和CmCht2在侵染0~12 d相對表達量升高,侵染15~24 d相對表達量降低;CmCht2在侵染3~15 d相對表達量高于CmCht1,18 d后CmCht1相對表達量高于CmCht2。CmGlu在侵染0~15 d相對表達量顯著提高,18 d后出現(xiàn)降低趨勢。CmGlu在侵染0~9 d相對表達量低于CmCht1與CmCht2,但在12 d后CmGlu相對表達量高于CmCht1與CmCht2。
A. alternata侵染伽師瓜后CmCht1、CmCht2和CmGlu表達模式不同,侵染前期CHT的基因大量表達,CHT起到主要的抗病性作用;而在侵染的中后期則是GLU的基因表達量較高,GLU起主要的抗病性作用。
2.4.5 A. alternata侵染86-1甜瓜果實CHT和GLU的基因表達規(guī)律
86-1甜瓜接種A. alternata,在侵染期間CmCht1、CmCht2和CmGlu相對表達量變化差異顯著(P<0.05),均呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(圖9)。CmCht1在侵染0~15 d相對表達量逐漸升高,侵染18 d后相對表達量逐漸降低;CmCht2在侵染0~6 d相對表達量逐漸升高,侵染6 d后相對表達量逐漸降低,在整個侵染過程中CmCht1的相對表達量始終高于CmCht2。CmGlu在侵染0~12 d顯著提高,15 d后出現(xiàn)降低趨勢。CmGlu在侵染0~6 d相對表達量低于CmCht1與CmCht2,但在9 d后CmGlu相對表達量高于CmCht1與CmCht2。
圖9 A. alternata侵染86-1甜瓜CmCht1、CmCht2和CmGlu基因表達量變化Fig. 9 Changes in CmCht1, CmCht2, and CmGlu expression in infected 86-1 muskmelon during storage
A. alternata侵染86-1甜瓜后CmCht1、CmCht2和CmGlu表達模式不同,侵染前期CHT的基因大量表達,CHT起到主要的抗病性作用;而在侵染中期和后期則是GLU的基因相對表達量較高,GLU起主要的抗病性作用。
伽師瓜和86-1甜瓜均在侵染9 d時出現(xiàn)病斑,9~24 d病斑直徑不斷擴大,且86-1甜瓜病斑直徑大于伽師瓜。侵染24 d時86-1甜瓜病斑直徑是伽師瓜的1.12 倍。因此,伽師瓜對A. alternata侵染的抵抗能力要大于86-1甜瓜。
伽師瓜和86-1甜瓜A. alternata侵染期間,CmCht1、CmCht2和CmGlu相對表達量明顯提高,均表現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢,伽師瓜CmCht1、CmCht2相對表達量始終高于86-1甜瓜,CmGlu在侵染后12 d開始相對表達量高于86-1甜瓜。伽師瓜和86-1甜瓜CmCht1、CmCht2和CmGlu表達最高峰出現(xiàn)的時間分別相差3、6、3 d。
伽師瓜和86-1甜瓜A. alternata侵染期間,CmCht1、CmCht2和CmGlu表達模式不同,貯藏前期CmCht1、CmCht2相對表達量較高,病原菌主要誘導了CHT基因的表達;貯藏中期和后期CmGlu相對表達量較高,此時病原菌主要誘導了GLU基因的表達。
與對照處理相比較(接入等量無菌水),A. alternata侵染處理CmCht1、CmCht2和CmGlu相對表達量顯著提高。CHT和GLU是重要的PRs,與植物受病原菌侵染或抗病誘導密切相關,PRs在植物體被病菌侵染后迅速誘導表達,而在健康植物中不存在或表達微弱[10-11],甜瓜果實在A. alternata侵染期間CHT和GLU基因相對表達量顯著提高,表明甜瓜組織對病原菌的侵染產(chǎn)生了響應,病原菌誘導了甜瓜抗病相關蛋白基因的表達,以抵御病原菌的侵染。
A. alternata侵染伽師瓜和86-1甜瓜后,CmCht1、CmCht2和CmGlu表達規(guī)律不同,前期CHT的基因相對表達量較高,推測CHT起主要的抗病性作用;中期和后期GLU基因的相對表達量較高,推測GLU起重要的抗病性作用。CHT和GLU基因協(xié)調(diào)表達、共同作用于真菌細胞壁中的多糖成分,破壞細胞結(jié)構(gòu),起到抗病性的作用。
伽師瓜和86-1甜瓜接種A. alternata,86-1甜瓜病斑直徑始終大于伽師瓜,這表明伽師瓜對A. alternata侵染的抵抗能力要強于86-1甜瓜。伽師瓜CmCht1、CmCht2相對表達量始終高于86-1甜瓜,CmGlu相對表達量在侵染后12 d開始顯著高于86-1甜瓜,CHT和GLU基因的大量表達,進一步促進CHT和GLU的積累,因此伽師瓜果實就具有更強的抗病性。
抗病性與耐藏性密切相關,甜瓜是否耐藏關鍵取決于甜瓜抵御病原菌侵染能力。伽師瓜每年7—8月收獲,土法窖藏可以貯藏到第2年的3—4月,貯藏期最長可達5~6 個月,是新疆最耐貯藏的甜瓜品種;而86-1甜瓜在常溫條件下,甜瓜采后不到1 周就開始陸續(xù)發(fā)生病害,腐爛率隨后迅速上升,即使在冷藏條件下,1 個月開始發(fā)病腐爛,2 個月全部失去商品價值。相關研究發(fā)現(xiàn),利用物理處理[25-26]、化學藥劑[27-30]和生物藥劑[31-33]處理甜瓜,能顯著提高果實組織CHT和GLU活力,增強甜瓜的抗病性,延長果實貯藏期。伽師瓜抗病性、耐藏性強與CHT和GLU基因的表達密切相關。
[1] 林德佩. 新疆野生甜瓜的研究[J]. 新疆農(nóng)業(yè)大學學報, 1984(1): 6.
[2] 林德佩. 中國栽培甜瓜植物的起源、分類及進化[J]. 中國瓜菜,2010, 23(4): 34-36. DOI:10.3969/j.issn.1673-2871.2010.04.012.
[3] 畢陽, 張維一. 果蔬采后病害與控制[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社,1996: 156-158.
[4] 畢陽, 王春玲. 白蘭瓜貯藏期的病害[J]. 中國果品研究, 1987(1): 22-24.
[5] 陳存坤, 王文生, 高元惠, 等. 新疆厚皮甜瓜采后病害及主要病原真菌的分離與鑒定[J]. 保鮮與加工, 2008, 8(6): 54-56. DOI:10.3969/j.issn.1009-6221.2008.06.017.
[6] 葛永紅, 王毅, 畢陽. 檸檬酸處理對厚皮甜瓜黑斑病的抑制及苯丙烷代謝的作用[J]. 食品工業(yè)科技, 2013, 34(19): 308-312.DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2013.19.022.
[7] 阿不都外力·阿不都熱依木, 孫磊, 古麗斯瑪依·艾拜都拉, 等. 冬季貯存甜瓜腐爛病原菌的分離與鑒定[J]. 食品科學, 2010, 31(17):250-253.
[8] ZHAO J, BAO S, MA G. Characterization of Alternaria species associated with muskmelon foliar diseases in Beijing municipality of China[J]. Journal of General Plant Pathology, 2016, 82(1): 29-32.DOI:10.1007/s10327-015-0631-x.
[9] 薛耀碧, 周雅涵, 鄧麗莉, 等. 采后果實病程相關蛋白研究進展[J].食品工業(yè)科技, 2015, 36(6): 391-394. DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2015.06.076.
[10] URITANI I. Protein changes in diseased plants[J]. Annual Review of Phytopathology, 1971, 9(1): 211-234. DOI:10.1146/annurev.py.09.090171.001235.
[11] 范青, 田世平, 劉海波, 等. 兩種拮抗菌β-1,3-葡聚糖酶和幾丁酶的產(chǎn)生及其抑菌的可能機理[J]. 科學通報, 2001, 46(20): 1713-1717.DOI:10.3321/j.issn:0023-074X.2001.20.011.
[12] SELS J, MATHYS J, DE CONINCK B M, et al. Plant pathogenesisrelated (PR) proteins: a focus on PR peptides[J]. Plant Physiology and Biochemistry, 2008, 46(11): 941-950. DOI:10.1016/j.plaphy.2008.06.011.
[13] PAVONCELLO D, LURIE S, DROBY S, et al. A hot water treatment induces resistance to Penicillium digitatum and promotes the accumulation of heat shock and pathogenesis-related proteins in grapefruit flavedo[J]. Physiologia Plantarum, 2001, 111(1): 17-22.DOI:10.1034/j.1399-3054.2001.1110103.x.
[14] 王合春, 陳新利, 隋炯明, 等. 花生β-1,3-葡聚糖酶基因啟動子的克隆及功能分析[J]. 2013, 14(5): 864-870. DOI:10.13430/j.cnki.jpgr.2013.05.015.
[15] WARD E R, PAYNE G B, MOYER M B, et al. Differential regulation of β-1,3-glucanase messenger RNAs in response to pathogen infection[J]. Plant Physiology, 1991, 96(2): 390-397. DOI:10.1104/pp.96.2.390.
[16] 王義琴, 張利明, 李文彬, 等. 植物病原相關蛋白研究進展[J]. 生物工程進展, 2000, 20(5): 81-83. DOI:10.13523/j.cb.20000509.
[17] VAN LOON L C, VAN STRIEN E A. The families of pathogenesisrelated proteins, their activities, and comparative analysis of PR-1 type proteins[J]. Physiological and Molecular Plant Pathology, 1999, 55(2):85-97. DOI:10.1006/pmpp.1999.0213.
[18] FERREIRA R B, MONTEIRO S, FREITAS R, et al. The role of plant defence proteins in fungal pathogenesis[J]. Molecular Plant Pathology,2007, 8(5): 677-700. DOI:10.1111/j.1364-3703.2007.00419.x.
[19] 陳存坤, 高芙蓉, 薛文通, 等. 臭氧處理對新疆厚皮甜瓜貯藏品質(zhì)和生理特性的影響[J]. 食品科學, 2016, 37(20): 215-220. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201620037.
[20] 楊冬梅, 葛永紅, 畢陽. 誘抗劑處理對“銀帝”甜瓜采后粉霉病和黑斑病的抑制效果[J]. 食品科學, 2006, 27(1): 246-249. DOI:10.3321/j.issn:1002-6630.2006.01.059.
[21] 任亞琳, 畢陽, 葛永紅, 等. BTH浸泡處理對厚皮甜瓜采后病害的控制及貯藏品質(zhì)的影響[J]. 食品科學, 2013, 34(2): 267-272.
[22] 祁巖龍, 廖新福, 孫儷娜, 等. 殼聚糖涂膜對甜瓜采后生理及品質(zhì)的影響[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學, 2011, 48(1): 116-122. DOI:10.6048/j.issn.1001-4330.2011.01.022.
[23] VAN LOON L C. Induced resistance in plants and the role of pathogenesis-related proteins[J]. European Journal of Plant Pathology,1997, 103(9): 753-765. DOI:10.1023/A:1008638109140.
[24] LIVAK K J, SCHMITTGEN T D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(-Delta Delta C(T)) method[J]. Methods, 2001, 25(4): 402-408. DOI:10.1006/meth.2001.1262.
[25] CHEN G, CHENL J, FENG Z, et al. Physiological responses and quality attributes of Jiashi muskmelon (Cucurbitaceae, Cucumis melo L.) following postharvest hydrogen peroxide treatment during storage[J]. European Journal of Horticultural Science, 2015, 80(6):288-295. DOI:10.17660/eJHS.2015/80.6.4.
[26] YUAN L, BI Y, GE Y, et al. Postharvest hot water dipping reduces decay by inducing disease resistance and maintaining firmness in muskmelon (Cucumis melo L.) fruit[J]. Scientia Horticulturae, 2013,161(2): 101-110. DOI:10.1016/j.scienta.2013.06.041
[27] 謝東鋒, 畢陽, 鄧建軍. 采前殼聚糖處理對厚皮甜瓜果實相關防御性酶活性的影響[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學, 2013, 52(19): 4679-4682.DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2013.19.065.
[28] 張培嶺, 白羽嘉, 黃偉, 等. 不同濃度外源水楊酸對甜瓜果實抗病相關酶活性的影響[J]. 食品科技, 2016, 41(7): 38-43. DOI:10.13684/j.cnki.spkj.2016.07.007.
[29] 魏娟, 張溪桐, 畢陽, 等. 采后硅酸鈉處理對厚皮甜瓜防衛(wèi)基因mRNA的誘導表達[J]. 食品工業(yè)科技, 2015, 36(19): 163-165.DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2015.19.026.
[30] DENG J, BI Y, ZHANG Z, et al. Postharvest oxalic acid treatment induces resistance against pink rot by priming in muskmelon (Cucumis melo L.) fruit[J]. Postharvest Biology & Technology, 2015, 106: 53-61.DOI:10.1016/j.postharvbio.2015.04.005.
[31] 李冠, 薛應龍, 歐陽光察. 誘導免疫哈密瓜植株的苯丙烷類代謝酶活力及新蛋白質(zhì)的出現(xiàn)[J]. 植物生理學報, 1989, 15(4): 360-364.DOI:10.3321/j.issn:1671-3877.1989.04.010.
[32] WANG J, BI Y, WANG Y, et al. Multiple preharvest treatments with harpin reduce postharvest disease and maintain quality in muskmelon fruit (cv. Huanghemi)[J]. Phytoparasitica, 2014, 42(2): 153-155.DOI:10.1007/s12600-013-0351-8.
[33] WANG J, BI Y, ZHANG Z, et al. Reduction of latent infection and enhancement of disease resistance in muskmelon by preharvest application of harpin[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry,2011, 59(23): 12527-12533. DOI:10.1021/jf203775q.
Analysis of Expression Prof i les of Chitinase and β-1,3-Glucanase Genes in Muskmelon Fruit Tissue Inoculated with Alternaria alternata
BAI Yujia, ZHANG Peiling, HUANG Wei, FENG Zuoshan, LI Meng
(College of Food Science and Pharmacy, Xinjiang Agricultural University, ürümqi 830052, China)
Two different disease resistance muskmelon cultivars (Jiashi and 86-1) were analyzed for the expression prof i les of chitinase (CHT) and β-1,3-glucanase (GLU) genes in fruit tissues inoculated with Alternaria alternata. Lesion size was measured and the expression levels of CmCht1, CmCht2 and CmGlu genes were investigated by fl uorescent quantitative PCR after subsequent storage at 7 ℃. The results revealed that lesion appeared on the 9thd after infection and expanded until the 24thday. Lesion size in 86-1 muskmelon was 1.12 times greater than in Jiashi muskmelon on the 24thday, illustrating that the latter was more resistant to infection with A. alternate than the former. During the storage period, the relative expression levels of CmCht1, CmCht2, and CmGlu genes were signif i cantly increased, initially rising and then declining.The peak expression levels of CmCht1, CmCht2, and CmGlu genes in the cultivars appeared at intervals of 3, 6 and 3 days,respectively. Moreover, the relative expression levels of CmCht1 and CmCht2 were higher in Jiashi muskmelon than in 86-1 muskmelon during the whole storage period, while the relative expression level of CmGlu was higher in Jiashi muskmelon than in 86-1 muskmelon during 12–24 days of storage. The expression prof i les of these three genes were different during the storage period. The relative expression levels of CmCht1 and CmCht2 were high during the early period suggesting that A. alternata induced CHT gene expression, whereas that of CmGlu gene was high during the middle and late period suggesting that A. alternata induced GLU gene expression. Disease resistance in muskmelon was due to the coordination of CHT and GLU expression. Therefore, Jiashi muskmelon revealed stronger disease resistance than 86-1 muskmelon, which was closely related to the expression of CHT and GLU.
muskmelon; Alternaria alternata; chitinase; β-1,3-glucanase; gene expression
2016-11-30
新疆農(nóng)業(yè)大學校前期資助課題(XJAU201421)
白羽嘉(1984—),男,副教授,博士,研究方向為農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工、食品生物技術。E-mail:saintbyj@126.com
10.7506/spkx1002-6630-201802029
S652.1
A
1002-6630(2018)02-0185-07
白羽嘉, 張培嶺, 黃偉, 等. 鏈格孢菌侵染采后甜瓜果實組織幾丁質(zhì)酶和β-1,3-葡聚糖酶基因表達分析[J]. 食品科學,2018, 39(2): 185-191.
10.7506/spkx1002-6630-201802029. http://www.spkx.net.cn
BAI Yujia, ZHANG Peiling, HUANG Wei, et al. Analysis of expression prof i les of chitinase and β-1,3-glucanase genes in muskmelon fruit tissue inoculated with Alternaria alternata[J]. Food Science, 2018, 39(2): 185-191. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201802029. http://www.spkx.net.cn