甜瓜14-3-3家族和NPR1-like基因克隆及功能分析

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NPR1(nonexpressor of pathogenesis-related genes1)基因可参与植物的广谱抗性,在植物系统抗性中起着关键作用。14-3-3蛋白是一类普遍存在于真核生物中高度保守的调节蛋白,它通过与靶蛋白的相互作用,参与生物体内的基本代谢、信号转导、细胞分裂、光周期、生物胁迫、非生物胁迫等多种调控过程,是生物体内重要的调节蛋白。本文以甜瓜为材料,分别克隆了甜瓜NPR1-like基因和14-3-3家族全体成员,用qRT-PCR技术分析其在激素、生物逆境及非生物逆境下的表达模式,并通过在本氏烟中过表达CmNPR3和’mNPR4基因研究其与植物抗病性的关系。甜瓜14-3-3家族和NPR1-like基因的克隆及亚细胞定位:利用RT-PCR技术克隆鉴定了来自甜瓜14-3-3家族的9个基因和2个NPRl-like基因(CmNPR3/CmNPR4),并对其进行了亚细胞定位。实验结果显示,14-3-3家族9个成员在细胞质和细胞膜上均有分布,而CmNPR3口CmNPR4蛋白则全部定位于细胞核中。14-3-3家族成员、CmNPR3/CmNPR4的蛋白互作分析:分别将14-3-3家族基因构建到BiFC载体,通过农杆菌介导注射侵染本氏烟,激光共聚焦观察发现,该家族成员之间及其自身都能进行互作,形成同源或者异源二聚体。利用同样方法我们也对CmNPR3/CmNPR4进行互作验证,结果显示这两个蛋白自身以及之间也均能进行互作,并且不依赖于SA的诱导。这一结果在酵母双杂交实验中得到了进一步的验证。14-3-3家族成员和CmNPR3/CmNPR4基因在非生物逆境和激素处理下表达模式分析:对甜瓜植株分别进行激素处理(SA/JA/ACC)和非生物逆境胁迫处理(冷、热、盐、干旱)。结果显示,在SA处理下,CmNPR3/CmNPR4基因表达明显上调,其余激素处理下基因表达变化不明显。干旱胁迫和热胁迫下14-3-3家族部分成员基因表达明显下调。CmNPR3和CmNPR4基因正调控植物对病原菌抗性。通过农杆菌注射在本氏烟中瞬时表达CmNPR3和CmNPR4基因,两天后接种灰霉病菌(Botrytis cinerea)和Pst DC3000(Pseudomonas syringae pv. tomato),结果显示,接种Pst DC3000后,过表达CmNPR3和CmNPR4基因的植株与对照植物相比发病较轻,叶片上病斑较小,说明CmNPR3和CmNPR4基因在植株抵抗细菌侵染过程中有积极作用,而在接种灰霉病菌的实验中,过表达植株与对照组无明显区别。
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