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病原相关模式分子XEG1激活的植物免疫反应及免疫信号传导元件的分析

花匠小妙招
2024-11-24 16:29

【摘要】： 大豆疫霉(·Phytophthora sojae)侵染大豆引起的根腐病是大豆生产上的毁灭性病害之一,不仅在中国甚至在全世界范围内严重威胁着大豆的生产,每年导致全球十几亿美元的直接经济损失。大豆疫霉隶属于卵菌,在形态上与真菌类似,但在进化关系上与真菌相距很远,这使大豆疫霉的致病机制存在一定的特异性,所以传统的真菌杀菌剂不能有效的防治大豆疫霉;同时大豆疫霉无毒基因在农业生产中变异比较快使得抗病作物品种对病害的抗病性容易丧失。因此防治大豆疫霉引起的病害是大豆生产中的重要难题。植物与病原菌相互作用过程中,植物通过细胞膜表面受体识别病原相关模式分子(pathogen/microbe-associated molecular pattern,PAMP)触发自身的免疫反应(PAMP-triggered immunity,PTI)从而抵抗病原菌的侵染。病原相关模式分子是一类非常保守的物质,广泛的存在于一系列的微生物中且对微生物的适应和生存起着非常重要的作用。植物细胞膜表面的受体是如何识别病原相关模式分子从而抵抗病原菌的侵染还有待于进一步的研究。本课题组前期在卵菌中鉴定到了一个新的病原相关模式分子XEG1,探究其触发植物免疫的机制将在理论上有助于阐释植物的抗病机制,在实践上有助于开发和利用新的抗病品种。因此,本文研究的重点在于探究植物如何识别病原相关模式分子XEG1,试图解析植物与病原菌互作过程中可能的机制,获得的主要结果和结论如下:共受体BAK1与SOBIR1参与XEG1诱导的植物免疫反应:已知XEG1是卵菌中的一个新的病原相关模式分子能够在茄科植物上激发过敏性坏死反应,为了进一步探究XEG1激发免疫反应的活性,我们通过检测XEG1在烟草和拟南芥两种模式植物上诱导的防卫基因表达情况,发现在XEG1的处理下烟草防卫基因WRKKY2入CYP71D20和ACRE及拟南芥防卫基因FRK1和NHL10都被诱导上调表达。前期报道称BAK1与SOBIR1是植物模式识别受体的共受体且参与多种病原相关模式分子的识别过程。为了研究BAK1与SOBIR1是否参与XEG1诱导的植物免疫反应,本实验用XEG1处理分别沉默BAK1与SOBIR1的烟草,发现在烟草中沉默BAK1或者SOBIR1都能抑制XEG1引起的烟草细胞死亡,说明XEG1诱导烟草细胞过敏反应的能力依赖于共受体BAK1与SOBIR1。用纯化的XEG1蛋白分别处理沉默BAK1与SOBIR1的烟草及拟南芥突变体bak1-3和sobir1-13,发现分别沉默或突变两个受体都会抑制XEG1诱导的植物防卫基因的表达。本研究表明XEG1诱导烟草和拟南芥防卫反应的能力依赖于共受体BAK1和SOBIR1。利用质谱分析的方法鉴定烟草中识别XEG1的作用元件:已有研究发现BAK1与SOBIR1是植物表面受体蛋白复合物的重要组成成分,参与植物体内多种免疫信号通路的转导,在植物免疫反应及生长发育中起到关键作用。上文证明了 XEG1能够诱导植物免疫反应且该过程需共受体BAK1与SOBIR1参与。为了进一步研究植物是如何识别XEG1,及了解共受体BAK1和SOBIR1在XEG1诱导下植物免疫信号通路中的作用,本实验通过体内Co-IP实验发现XEG1能与烟草中的受体蛋白SOBIR1直接互作。基于以上结果,我们以BAK1和SOBIR1为诱饵蛋白,在XEG1处理的情况下,通过MS质谱分析鉴定烟草中BAK1和SOBIR1的互作蛋白,以期寻找XEG1的受体蛋白及XEG1信号传导相关蛋白。通过质谱分析得到一系列的候选互作蛋白。将BAK1候选互作蛋白的筛选结果与阴性对照GFP和S1-LecRK的数据对比后,经过生物学功能预测,挑选了 1个BAK1的候选互作蛋白R2进行深入的研究。为了研究蛋白激酶R2与XEG1、BAKI之间的关系,我们在XEG1诱导的条件下,用烟草体内Co-IP的方法进行互作验证,发现R2不与BAK1互作,原因有可能是它们之间确实不存在互作关系,也可能与R2表达量太低或者不表达有关。

【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016

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