[发明专利]一种靶向根肿菌PbTPS1基因防治根肿病的活性siRNA及其应用

说明书

本发明属于生物技术和植物病害防治领域，具体涉及一种靶向根肿菌PbTPS1基因的活性siRNA及其应用。通过研究筛选到靶向根肿菌PbTPS1基因的活性siRNA，其能显著缓解茎瘤芥根肿病症状，根肿菌中靶标基因PbTPS1的表达、肿根中海藻糖含量、产孢量、肿根鲜重和海藻糖酶活等显著降低，表明该siRNA处理对茎瘤芥根肿病具有防治作用。

技术领域

本发明属于生物技术和植物病害防治领域，具体涉及一种靶向根肿菌PbTPS1基因的活性siRNA及其应用。

背景技术

由芸薹根肿菌侵染引起的根肿病是威胁全球十字花科作物生产的主要病害之一，该病菌侵染作物根部形成肿根，影响作物根系养分和水分吸收，导致植株地上部萎蔫，甚至死亡(Dixon,2009；Wang等，2020)。在我国，根肿菌每年侵染约3.2-4.0百万公顷十字花科作物，约占十字花科作物种植面积的1/3，平均年产量损失约20-30％(Chai等，2014)。作为一种土传专性寄生菌，根肿菌几乎在作物根细胞中完成整个生活史，且在土壤中具有很强的存活能力，导致该病害的防治极为困难(Rolfe等，2016)。目前，根肿病的防治仍以选育抗病品种和化学防治为主(Peng等，2014；Song等，2016；Niemann等，2017)。在我国，目前登记在根肿病防治上的主要农药成分有3种：氟啶胺、氰霜唑和枯草芽孢杆菌。但杀菌剂的使用会直接或间接改变土壤结构，影响土壤微生物群落，使得农田土壤生态系统失衡(Kong等，2018)。枯草芽孢杆菌更多的是起到预防根肿病的作用，且受环境因素影响较大，防效不稳定。因此，积极探索不同的根肿病防治措施对根肿病的防治非常重要。

基于siRNA的RNAi是防治植物病虫害的新途径，是实现不同生物/组织基因沉默的有效工具。其中应用较多的是转录后基因沉默，即表达dsRNA或siRNA，靶向降解mRNA(Govindarajulu等，2014)。而直接施用siRNA防治植物病害也有报道，Wang等(2016)的研究结果表明，在水果、花卉和蔬菜表面施用特定siRNA能显著抑制灰霉病的发生。尽管目前文献未报道根肿菌RNAi现象的存在，但根肿菌基因组中仍存在实现RNAi的部分基因(Schwelm等，2015)。而以根肿菌萌发侵染的关键基因作为靶标则可能挖掘到潜在的防治靶标，如根肿菌休眠孢子萌发过程中几丁质酶基因(帮助降解细胞壁)，糖代谢和脂肪代谢相关途径的基因等。除此之外，根肿菌在侵染植物过程中会调控植物激素途径和碳循环途径以利于其侵染繁殖。例如目前已报道肿根形成过程中，会刺激生长素和细胞分裂素的合成，以及积累淀粉、二糖海藻糖和海藻糖等(Brodmann等，2002)。因此，根肿菌侵染过程中可能合成海藻糖激活植物的海藻糖感应系统，改变植物细胞碳代谢以利于其侵染。以根肿菌海藻糖合成酶基因为靶标则可能阻碍根肿菌的侵染过程，防治根肿病。

参考文献如下：

1.Dixon,G.R.(2009).The occurrence and economic impact ofPlasmodiophora brassicae and clubroot disease.J.Plant Growth Regul.28,194-202.

2.Wang,D.,Sun,T.,Zhao,S.,Pan,L.,Liu H.,and Tian,X.(2020).Physiological change alters endophytic bacterial community in clubroot oftumorous stem mustard infected by Plasmodiophora brassicae.BMC Microbiol.20,244.

3.Chai,A.L.,Xie,X.W.,Shi Y.X.,and Li,B.J.(2014).Research status ofclubroot(Plasmodiophora brassicae)on cruciferous crops in China.Can.J.PlantPathol.36(S1),142-153.