非寄主對大豆疫霉菌抗性的分子機(jī)理.pdf

1、由大豆疫霉菌引起的根腐病是影響世界大豆生產(chǎn)的毀滅性病害之一,利用抗病品種是控制該病害最經(jīng)濟(jì)和有效的措施.然而,由于大豆疫霉菌小種的高度變異性導(dǎo)致品種抗性極易喪失.挖掘持久的抗病基因已成為抗病育種的難題.與單個的抗病基因控制的"基因?qū)?抗性不同,非寄主抗性是植物最有效和持久的一種抗病機(jī)制.因此,找到非寄主對大豆疫霉菌抗性反應(yīng)的關(guān)鍵基因,就可能利用基因工程手段創(chuàng)造廣譜和持久的抗性材料.本研究的目的就是尋找非寄主擬南芥和煙草對大豆疫霉菌信

2、號識別和抗性反應(yīng)相關(guān)的基因,為從分子水平上解釋非寄主對大豆疫霉菌抗性的機(jī)理提供依據(jù).本研究獲得了以下主要結(jié)果: 1.大豆疫霉菌無性世代存在很高的毒力變異率,變異率的大小受大豆疫霉菌分離物和寄主基因型的共同影響.非寄主擬南芥和煙草對大豆疫霉菌侵染表現(xiàn)出不同的抗性反應(yīng):在擬南芥上不產(chǎn)生可見的癥狀,而煙草表現(xiàn)出與非親和大豆寄主類似的局部壞死現(xiàn)象.與侵染葉片不同,在離體共培養(yǎng)條件下,大豆疫霉菌游動孢子對非寄主、非親和寄主及親和寄主的懸浮

3、細(xì)胞均具有致病性. 2.在蛋白質(zhì)組水平上揭示了大豆疫霉菌誘導(dǎo)的大豆和擬南芥系統(tǒng)獲得抗性的差異.在大豆上,傷口、水楊酸和大豆疫霉菌誘導(dǎo)的蛋白表達(dá)模式非常一致;而在擬南芥上,大豆疫霉菌與傷口誘導(dǎo)的蛋白表達(dá)模式一致,但與水楊酸誘導(dǎo)的存在較大差異.因此,大豆疫霉菌誘導(dǎo)的系統(tǒng)獲得抗性在大豆上主要依賴水楊酸介導(dǎo)的信號傳遞途徑,而在擬南芥上不依賴水楊酸的信號傳遞途徑起著重要作用.大豆疫霉菌誘導(dǎo)的大豆和擬南芥差異表達(dá)的蛋白質(zhì)功能相似,主要是與物

4、質(zhì)代謝相關(guān)的酶和各種調(diào)節(jié)因子,表明二者產(chǎn)生系統(tǒng)獲得抗性反應(yīng)的分子基礎(chǔ)可能是相同的. 3.利用與gateway技術(shù)兼容的酵母表達(dá)系統(tǒng)對來源于EST和基因組的大豆疫霉菌激發(fā)素家族的21個基因的開放閱讀框架進(jìn)行了克隆和表達(dá),并通過接種煙草和擬南芥含表達(dá)產(chǎn)物的酵母上清進(jìn)行了功能分析.結(jié)果表明,利用上述體系進(jìn)行病原菌胞外蛋白的基因挖掘是可行的.激發(fā)素在不同非寄主植物抗性反應(yīng)中的作用機(jī)制存在差異,在煙草上引起葉片的系統(tǒng)性壞死反應(yīng),而在擬南芥

5、上可誘導(dǎo)接種部位周圍細(xì)胞的細(xì)胞壁明顯加厚.多數(shù)類激發(fā)素可以抑制酵母引起的煙草葉片壞死,表明激發(fā)素家族可能具有抑制一般激發(fā)子誘導(dǎo)的煙草壞死反應(yīng)的功能. 4.利用酵母雙雜交技術(shù)從煙草和擬南芥中篩選了與激發(fā)素SOJB和類激發(fā)素PPSE7互作的蛋白.SOJB分別從煙草和擬南芥中篩選出了14個和13個蛋白;PPSE7分別從煙草和擬南芥中篩選出11個和14個蛋白.SOJB和PPSE7在擬南芥和煙草中存在幾個相同的結(jié)合蛋白,表明二者具有共享的

6、生物功能.在煙草中,SOJB能與蛋白質(zhì)降解有密切關(guān)系的兩個蛋白-肽酶和泛素結(jié)合蛋白互作,而PPSE7沒有篩選到類似蛋白;這于本研究中SOJB的作用相符.SOJB和PPSE7均能與跨膜運(yùn)輸?shù)鞍捉Y(jié)合,PPSE7與水通道蛋白,SOJB與銅離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白;表明二者在胞質(zhì)內(nèi)存在作用靶標(biāo).在擬南芥中,篩選出兩個與PPSE7和SOJB結(jié)合的激酶,PPSE7與ATP結(jié)合激酶,SOJB與假定的受體激酶;這是在擬南芥中首次發(fā)現(xiàn)與激發(fā)素結(jié)合的受體激酶.