病原菌脅迫下多聚半乳糖醛酸酶基因功能以及信號調(diào)節(jié)機(jī)理研究.pdf

1、多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(poly-galacturonase inhibiting proteins，PGIPs)能與真菌分泌的內(nèi)切多聚半乳糖醛酸酶(endo-polygalacturonase，PG)可逆專一性的結(jié)合，具有抑制真菌對植物細(xì)胞壁降解，激活植物的防衛(wèi)反應(yīng)，減緩真菌的繁殖速度等作用，因此被認(rèn)為是一種植物抗病性相關(guān)防衛(wèi)蛋白。本文以高山離子芥(Chorispora bungeana Fisch，et.Mey，Chorispor

2、a bungean)為實(shí)驗(yàn)材料，克隆到離子芥PGIP1(CbPGIP1)基因。通過免疫熒光分析了CbPGIP1在植株不同空間的分布。通過熒光定量PCR和Western blotting分析了生物脅迫和非生物脅迫下CbPGIP1基因的變化。此外，一氧化氮(nitric oxide，NO)在植物和病原菌互作中具有重要的重要。本文以擬南芥野生型(wild type)和一氧化氮合成酶突變體(Atnos1)為材料，研究真菌病原體脅迫下NO對植物抗

3、病性以及AtPGIP1表達(dá)的調(diào)節(jié)機(jī)理。內(nèi)容概括如下： 1.從高山離子芥中克隆了CbPGIP1，此基因全長1203bp，編碼332個氨基酸的蛋白質(zhì)，分子量為36.9 KD，等電點(diǎn)約為6.93。氨基酸序列分析表明，CbPGIP1蛋白中含有具有典型的LRR(1eucine-rich repeat，富亮氨酸重復(fù)序列)特征。CbPGIP1與擬南芥AtPGIP1的同源性最高。因此命名為CbPGIP1。 2.CbPGIP1和GFP融合

4、蛋白通過基因槍轉(zhuǎn)入洋蔥表皮細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，CbPGIP1在細(xì)胞中沒有特定的定位，均勻分布在細(xì)胞質(zhì)中。 3.熒光定量PCR和蛋白雜交證明茄匐柄霉，水楊酸(salicylic acid，SA)能夠強(qiáng)烈的誘導(dǎo)CbPGIP1的表達(dá)，說明CbPGIP1在植物抗病中具有重要的作用。 4.CbPGIP1的熒光免疫定位顯示，在葉片中的CbPGIP1均勻分布在這個組織中，而莖和根中的CbPGIP1主要分布在表皮細(xì)胞和維管束中。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)

5、顯示CbPGIP1在葉中的含量高于在莖和根中的含量。這些結(jié)果顯示CbPGIP1的空間分布做為一道天然的物理屏障抵御病源物的入侵。 5.4℃，-4℃和NO均能誘導(dǎo)CbPGIPl基因的表達(dá)，CbPGIPl可能在非生物脅迫中具有重要作用。因?yàn)榈蜏孛{迫就像其他的脅迫條件一樣能夠降低植物的的抗病性。由此可見低溫誘導(dǎo)CbPGIP的表達(dá)是為了增強(qiáng)植物的抗病性。NO誘導(dǎo)CbPGIPl基因表達(dá)說明了NO參與并調(diào)控了該基因的表達(dá)。 6.熒光

6、免疫定位顯示，在擬南芥葉片中的AtPGIPl均勻分布在整個葉片組織中，而葉柄、莖和根中的AtPGIPl主要分布在表皮細(xì)胞和維管束中。這和離子芥的研究一致。AtPGIPl空間分布做為一道天然的物理屏障抵御病源物的入侵。 7.NO增加植物對茄匐柄霉的抗性。T-DNA插入Atnosl基因的擬南芥突變體中，一氧化氮合成酶(nitirc oxide systhase,NOS)活性下降，NO釋放減少。和擬南芥野生型相比，Atnosl突變體對

7、于病原菌的生物脅迫更敏感。用NO供體SNP可以減緩Atnosl突變體對于病原菌的生物脅迫的敏感性。在植株水平上，Atnosl突變體在病原菌茄柄霉菌侵染后幾乎不形成過敏性病斑。在組織水平上，病原菌茄匐柄霉在Atnosl突變體中繁殖更快。在細(xì)胞水平上，NO可以調(diào)控植物防衛(wèi)反應(yīng)中抗氧化酶含量。在信號分子水平上，突變體中游離態(tài)的SA含量比野生株的低。在基因水平上，突變體的一些抗病基因-AtPGIPl的表達(dá)量都比野生株的低。由此可見，NO作為信號