ERB1-GDU3通過PCC1影響擬南芥的發(fā)育以及對甜菜曲頂病毒的感病性.pdf

1、雙生病毒(Geminivirus)是一類具有雙生顆粒形態(tài)的植物單鏈環(huán)狀DNA病毒。它在自然界中的宿主很廣，包括許多重要的經(jīng)濟(jì)作物。雙生病毒病對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大損失。甜菜曲頂病毒(BCTV，beet curly top virus)是雙生病毒的一個(gè)代表種，也是少數(shù)能感染模式植物擬南芥的雙生病毒之一。 由于雙生病毒基因組僅編碼幾個(gè)蛋白，故其生命周期的完成必須完全依賴于宿主的組分。分離植物中與雙生病毒侵染途徑相關(guān)的蛋白并研究其作用機(jī)理

2、，對農(nóng)作物在遺傳上進(jìn)行改良以提高對雙生病毒病的抗性具有重大的理論和現(xiàn)實(shí)意義。近年來，有不少與雙生病毒編碼蛋白相互作用的宿主蛋白已經(jīng)通過酵母雙雜交系統(tǒng)及反向遺傳學(xué)的方法得到分離和驗(yàn)證。本研究首次應(yīng)用正向遺傳學(xué)的方法，建立了一個(gè)高效的表型篩選系統(tǒng)，在擬南芥激活標(biāo)簽(Activation tagging)T—DNA突變體庫中篩選對BCTV感病性改變的突變體。我們共篩選了10，000個(gè)突變體，從中分離了一個(gè)名為erb1(enhanced res

3、istance to BCTVJ)的突變體，其對BCTV的感病性明顯下降。erb1在幼苗期比野生型植物小。在erbl及野生型植物中瞬時(shí)表達(dá)一個(gè)帶內(nèi)含子的β—glucuronidase(GUS)基因的實(shí)驗(yàn)表明農(nóng)桿菌介導(dǎo)的的T—DNA轉(zhuǎn)移的過程在erb1中沒有被明顯地抑制。原生質(zhì)體瞬時(shí)DNA復(fù)制實(shí)驗(yàn)表明BCTV在突變體細(xì)胞中的復(fù)制明顯減弱。遺傳學(xué)分析表明erb1中可能只存在一個(gè)T—DNA。通過“質(zhì)粒拯救”(plasmid rescue)實(shí)驗(yàn)

4、，我們定位了這個(gè)T—DNA的插入位點(diǎn)，并發(fā)現(xiàn)該位點(diǎn)處于染色體上的非編碼區(qū)。Northern blot及DNA芯片實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明erb1中T—DNA插入位點(diǎn)旁側(cè)三個(gè)基因的表達(dá)量均有著明顯的上調(diào)。通過分別構(gòu)建上述幾個(gè)基因的高表達(dá)植物并對它們接種BCTV，發(fā)現(xiàn)只有ERB1/GDU3(Glutamine Dumper3)基因過量表達(dá)的轉(zhuǎn)基因植物能重現(xiàn)突變體的形態(tài)學(xué)和抗病毒表型。通過對ERB1/GDU3基因表達(dá)模式及其蛋白質(zhì)定位的分析，我們發(fā)現(xiàn)該

5、基因主要在維管組織表達(dá)，而它的蛋白不均勻地分布于細(xì)胞質(zhì)中。DNA芯片及半定量RT—PCR的實(shí)驗(yàn)表明基因PCC1(Pathogen and Circadian Control1)在erb1及ERB1/GDU3高表達(dá)植物中的表達(dá)量明顯上調(diào)。而PCC1的高表達(dá)植物也能重現(xiàn)erb1的表型。 我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，擬南芥的ERB1/GDU3基因可以通過PCC1基因影響植物的發(fā)育及對BCTV的感病性。對這一過程詳細(xì)的分子機(jī)制的研究還在進(jìn)行中。