本研究揭示了CsACS6基因在增强柑橘对溃疡病的抵抗力方面的潜力,属于农业生物技术范畴。该基因的编码序列详细记录于SEQ ID NO.1。通过将CsACS6基因应用于柑橘品种改良,可以有效提升其对溃疡病的抗性,为柑橘种植业带来显著的经济效益和生态效益。
背景技术
柑橘是我国南方第一大水果,也是全球重要的经济作物。然而,柑橘溃疡病严重阻碍了柑橘产业的健康发展(胡军华等,2015)。柑橘溃疡病由黄单胞杆菌柑橘致病变种(Xanthomonas citrisubsp.citri,Xcc)引起,起源于印度、爪哇等地(胡军华等,2015)。我国福建、湖南、广东等柑橘主产区受柑橘溃疡病侵害较为严重。溃疡病菌主要侵染柑橘叶片、枝梢、果实等,其中苗木、幼树受害较为严重(何秀玲等,2007)。病树会出现落叶、枯梢、树势衰弱以及落果等现象,严重的影响了柑橘产量和品质。受柑橘溃疡病危害的芸香科植物有几十种,其中绝大部分为经济栽培品种。有研究发现甜橙最易感病,其次是酸橙和柚类(袁承东等,1997;李敏等,2013)。
目前,控制柑橘溃疡病危害通常采取综合防治策略,以化学防治为主,生物防治为辅。但由于化学防治措施对环境不友好,极易对环境造成污染,且需要投入大量的人力、物力,生物防治效果差,成本高,所以亟待通过培育抗病新品种来减少溃疡病带来的损失(陈力等,2008;朱雪梅等,2017)。杂交育种周期长使得育种效率低。随着分子生物学的兴起,人们开始从抗病基因工程方向对病原菌本身和植物的抗病防卫反应进行研究。基因工程手段也在抗溃疡病研究中进行了尝试(段敏杰等,2016;贾瑞瑞等,2017),获得了一些对溃疡病有抗性的转基因材料。例如陈善春等获得了对柑橘溃疡病有抗性的转柞蚕抗菌肽D基因的锦橙、新会橙、脐橙株系(陈善春等,1996);外源基因NLS,chit42,Xa21和PthA在转移至冰糖橙,椪柑和甜橙后对柑橘溃疡病具有抗性(Mendes et al.,2010;Yanget al.,2011);CsBZIP40是响应柑橘溃疡病侵染的一个重要的转录因子,并且猜测是通过SA途径影响柑橘品种的抗性(Li et al.,2017);CsLOB1基因作为溃疡病病原基因PthA的靶蛋白,使柑橘对溃疡病更敏感(Li et al.,2014);柑橘溃疡病感病基因CsLOB1启动子进行CRISPR/Cas9靶向敲除可获得对柑橘溃疡病抗性提高的植株(Penget al.,2017)。
ACS基因家族所编码的ACC合酶(ACS)是植物体内乙烯合成途径的限速酶,其活性直接影响植物体内乙烯产生的速率(Tsuchisakaet al.,2004),进而在植物的生长、发育以及应对非生物胁迫和生物胁迫中起重要作用。例如,抑制水稻ACS1的转录可抑制水稻中的乙烯生物合成,促进水稻主根伸长(Qinet al.,2019);盐胁迫可诱导龙葵盐乙烯合成的显著爆发和ACS2基因的表达(Gharbi et al.,2016);灰霉菌侵染可诱导拟南芥中,ACS2、ACS6、ACS7、ACS8、ACS11的表达(Li Get al.,2012)。
而目前,尚没有利用ACS基因提高柑橘对柑橘溃疡病抗性的研究和应用。
实现思路