论文部分内容阅读
核黄素由植物、微生物产生。它在生物体内形成黄素单核苷酸FMN及黄素腺嘌呤二核苷酸FAD，FMN和FAD作为黄素酶的辅酶，参与机体组织呼吸链电子传递及氧化还原反应，参与植物抗氧化及过氧化过程，从而影响氧化性损伤及后续过敏反应过程中活性氧中间体（ROIs）的产生。ROIs是过敏细胞坏死的重要信号，能调节生长、抗病、抗虫、抗逆，所以核黄素与植物免疫反应有关。对多种植物体外施用核黄素的研究结果表明，核黄素具有促进生长、提高作物产量、增强植物抗逆能力的功效，并且能够诱导植物对多种病害的抗性，启动不同于其它已知的抗病信号通路，起到了多效性植物生长调节剂的作用。植物中的核黄素水平很可能对抗病防卫和生长发育过程有影响。因此，内源核黄素含量的变化可能对一些生理生化过程产生影响。我们以此为切入点研究核黄素参与的植物防卫和生长调控的交叉点。本实验室已将从中华鳖中克隆到的核黄素受体基因（riboflavin receptor protein，RIR）成功转化野生型拟南芥Col-0，获得转基因品系RIRA，其核黄素含量、株高、株型、开花时间等多种性状发生改变。为了进一步研究核黄素在植物生长和防卫过程中的作用，我们通过构建RIR的发夹结构得到RIR的沉默载体，转化拟南芥RIRA，将RIR沉默，获得沉默植株SiRB。然后比较Col-0、RIRA、SiRB三者之间核黄素含量，植株生长表型以及抗病性的差别。结果表明：转基因拟南芥RIRA的核黄素含量比野生型高，生长较快，开花时间提前，抗病性增强；而沉默品系SiRB与RIRA相比，核黄素含量又有所降低，生长减慢，开花时间推迟，抗病性下降，接近恢复野生型的性状。研究表明RIRA较Col-0产生的各种有益表型源于RIR的作用以及内源核黄素含量的改变。内源核黄素含量的升高有助于增强拟南芥的生长，提高拟南芥对叶斑病菌DC3000的抗病性。人们已经在多种动物体内发现了RIR，植物体内是否也存在核黄素受体呢?为解析这个问题作者进行了初步尝试。根据中华鳖RIR与鸡RIR保守的功能域，从蛋白数据库（Swiss-prot）中比对寻找到拟南芥中可能编码RIR的基因，通过PCR方法从拟南芥cDNA中成功克隆并命名为AtRIR。构建其原核表达体系并且通过His-Tag融合基因系统得到了纯化的AtRIR蛋白，蛋白电泳证明蛋白质的大小符合预测的分子量约35kD。随后通过荧光淬灭实验分析发现AtRIR蛋白对核黄素具有一定的结合功能。但是拟南芥中AtRIR对于核黄素的功能调节究竟能够发挥多大的作用，尚待进一步研究证明。本研究为进一步解析植物核黄素信号识别与传导奠定了基础，开辟了新域。水稻白叶枯病菌产生的HpaGXoo属于harpin类蛋白质，可以诱导植物对真菌、病毒、细菌等多种病害的抗性，但能否诱导植物对卵菌病害的抗病性还尚待研究，作者报道了关于HpaGXoo诱导烟草对疫霉菌（黑胫病菌）抗性的研究结果。我们重组表达了具有生物活性的HpaGXoo蛋白，它在烟草上引起过敏反应的最低浓度是5μg／ml。在含有和不含HpaGXoo的固体培养基上烟草疫霉的生长速度无显著差别，在液体培养时，产生孢子囊和菌丝生长的能力都无显著差别；烟草疫霉致病相关重要基因parA1的表达也不受HpaGXoo影响。因此，证明HpaGXoo对卵菌无直接作用。烟草经HpaGXoo诱导后防卫相关基因NPR1、GST1、Chia5、PR-1b的表达水平明显提高；HpaGXoo处理后的烟草接种烟草疫霉，黑胫病的病斑长度减小79％。可见，HpaGXoo可以通过诱导植物防卫反应提高对卵菌的抗性。综上，核黄素和harpin作为两类不同的激发子，它们对植物生长和防卫都起着重要的作用。