利用拟南芥研究卵菌效应因子体系的建立与AtBAG7调控植物热诱导抗性的初探

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yizhanghong
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卵菌(Oomycetes)在分类上属于茸鞭生物界(Stramenopilia),包含疫霉菌(Phytophthora)、霜霉菌(Peronospora)和腐霉菌(Pythium)等多种重要的植物病原菌,其导致的多种病害在全世界范围内对农业发展和生态环境系统产生了非常严重的灾害。在植物与卵菌互作的过程中,卵菌会向植物细胞中分泌大量的效应因子来促进自身的侵染,卵菌效应因子的研究对于深入理解和揭示病原菌的致病机理具有重要的意义。本研究利用模式病原菌丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)与其寄主模式植物拟南芥(Arabidopsisthaliana)的互作系统,建立了 一个可以筛选多种表型的卵菌效应因子的研究体系。利用该体系,我们对一些在卵菌与植物互作过程中具有重要意义的效应因子进行了表型筛选。另外,随着全球变暖,温度的升高对于植物和病原菌的互作也产生了很大影响,本研究探索了拟南芥AtBAG7在植物—热胁迫—疫霉三者互作中的作用。主要得到了以下的结果和结论:建立利用拟南芥研究卵菌效应因子的新体系:本研究通过把细菌的三型分泌效应因子AvrPto和AvrRpm1的三型分泌信号构建到pUCP19载体上,形成改造好的载体;接着把阳性对照AvrRpt2的C端构建到改造好的含有细菌三型分泌信号的载体上,转入效应因子全部缺失的丁香假单胞菌番茄致病变种(Pseudomonas syringae pv.Tomato,Pst)DC3000的突变体菌株D36E中,注射拟南芥发现依然可以产生依赖于抗性基因RPS2的强烈的过敏性坏死反应(Hypersensitive response,HR),说明在该体系中,AvrPto和AvrRpm1的三型分泌信号具有分泌其它效应因子的功能,体系建立成功。用DC3000系统在拟南芥上进行卵菌效应因子的表型筛选:本研究选取了 一部分卵菌的胞内效应因子,分别是8个在侵染前期或后期上调表达的辣椒疫霉(Phytophthora capsici)RxLR效应因子、9个综合表达量较高的大豆疫霉(Phytophthora sojae)核心效应因子、8个有DNA或RNA结合domain的疫霉菌效应因子、8个在烟草(Nicotiana benthamiana)上诱抗的腐霉菌效应因子以及2个实验室前期研究有特殊功能的效应因子,为了探究这些效应因子分泌到拟南芥细胞中的潜在作用,我们利用上述建立好的体系进行表型筛选,发现PsAvh 180、PsAvh448、PsAvh 167、PoCRN 12这四个效应因子,转入DC3000的突变体菌种D36E中,注射拟南芥后可以引起拟南芥的叶片变黄。AtBAG7调控热诱导的植物对疫霉的抗性:BAG(B-cell lymphoma2-associated athanogene)基因是一个抗凋亡基因家族。作为拟南芥BAG家族中的一员,AtBAG7是一个内质网(Endoplasmicreticulum,ER)定位的分子伴侣,在热诱导的未折叠蛋白反应(Unfolded protein response,UPR)和内质网应激反应中起着中心调节作用。然而,其在植物应对病原菌侵染中所扮演的角色还尚不清楚。因此,本研究用辣椒疫霉接种拟南芥野生型Col-0、AtBAG7的过表达植株HA-BAG7及AtBAG7的插入突变体植株bag7,结果表明AtBAG7负调控植物对疫霉的抗性。另外,AtBAG7也参与了植物对热胁迫的响应,因此我们探索了热胁迫处理对于植物抗疫霉的影响及AtBAG7在其中的贡献。研究发现热休克处理显著增强了植物对疫霉的抗性,而AtBAG7对热诱导的植物对疫霉的抗性是必需的,也表明了 AtBAG7在植物与疫霉互作中的双重作用,即常温下负调控植物抗性,而在热处理后正调控植物抗性。同时,研究发现AtBAG7不参与部分ETI(Effector-triggeredimmunity)途径反应,(如植物对 AvrRpm1、AvrRpt2识别引起的HR反应)。此外,我们进一步确认了热休克诱导AtBAG7进入细胞核的最低温度范围为30~37℃;通过以上研究,表明AtBAG7参与热诱导的植物对疫霉的抗性,并揭示了其在植物与疫霉互作过程中的双重作用。
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