harpins蛋白诱导植物生长和防卫信号传导交叉调控及植物互作因子的研究

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1、摘要Harpins蛋白诱导植物生长和防卫的信号传导交叉调控及植物互作因子的研究摘要Harpins是由革兰氏阴性植物病原细菌产生的一类蛋白类激发子，它们的共同特征是：富含甘氨酸，热稳定，对蛋白酶敏感，在非寄主植物叶片上可以诱导Hypersensitiveresponse㈣或Hypersensitivecelldeath(HCD)．外源施用后，可以诱导多种植物抗病、抗虫、抗旱、促进植物生长．这些效应在不同harp沁处理的植物上都有所发现，它们是来自于Erh∥iniaamylovora的HrpNEa、Pseudomonassyringaepv．syrin

2、gae的HrpZpss、旦syringaepv．phaseolicola的I-IrpZpsph和Xanthomonasoryzae的HpaG。但是，对于harpins如何行使自身的多重功能，目前还不清楚。本研究着重对以下几个方面进行了研究．1．脱落酸和乙烯信号互作对HrpNEa诱导拟南芥根生长的调控作用HrpNEa是由引起蔷薇科植物火疫病的病原细茵Erwiniaamylovora产生的一种Harpin蛋白．HrpNEa处理植物可以激发乙烯和脱落酸分别诱导植物生长和抗旱。本文报道了脱落酸和乙烯两种激素同时应用时调节HrpNE。在拟南芥根生长中的促进作

3、用。我们首先研究了野生型拟南芥C01．0和Ler-0从种子萌发结束到胚根伸出后，I-IrpNEa对根生长的作用，结果发现，与水和EVP处理相比，HrpNEa处理后明显促进了根的初期生长．在处理12h和24h后，HrpNEa的作用更明显．E、用同水处理一样不影响根的生长．用HrpNEa溶液浸泡处理野生型拟南芥种子在促进脱落酸和乙烯水平升高的同时促进根的生长．这些反应通过抑制剂AgN03或1-MCP抑制野生型种子对乙烯的感知及NDGA和AOA抑制野生型种子对ABA和乙烯合成而受到限制．HrpNEa处理拟南芥突变体etrl．J，ein5．J和ABA不敏感

4、突变体abi2-1后，对根生长始终都没有影响．我们的结果建立了一个在ttrpNEa的作用下，脱落酸和乙烯信号和促进根系生长之间的机械联系．然而，当在叶片上施用H咖屺。时，在促进植物生长过程中，乙烯信号是在没有脱落酸信号的情况下起作用的，这表明，HrpNE,在植物叶片和根中的信号机制是不同的．2．HpaGx∞转基因表达诱导植物生长和抗病性博士学位论文I-Iarpins蛋白诱导植物生长防卫的信号传导交叉调控及植物互作因子的研究根据-前-A．的报道，外源施用harp如时，可以启动SAR通路包括SA积累．EDSI和NDRI的调控、船基因的表达及NPRI对瑚

5、基因表达的调控，其中HCD与抗病性同步发生、但没有必然的因果关系．npaGxoo是水稻白叶枯病菌Xoryzaepv．oryzac的基因幼口G∞编码的一种harpin蛋白，同其它harpins蛋白一样可以在非寄主植物上诱导产生过敏反应以及其它多种效应。我们将编码Hpa瓯。的基因切口@泐与花椰菜花叶病毒35S启动子的融合基因单元通过真空花絮渗透法转入拟南芥，获得表达HpaGx∞的拟南芥(HpaGx∞一expressingArabidopsis，HATAl)转基因系．对转基因系进行了以下分子验证：通过PCR方法，确定了hpaGx,x,基因在拟南芥基因组中

6、的稳定整合；用RT-PCR方法证明了hpaGxo。基因在拟南芥中可以转录；从转基因拟南芥中提取的npaGx∞具有在烟草上诱导HR的能力；同时根据SDS．PAGE电泳，转基因表达的npaG)(oo大小没有改变(15．6kD)．这些结果表明，hpaGxoo基因在拟南芥体内可以正常翻译为有活性的、完整的HpaGx∞分子．另外，我们选择了具有一定代表性的细菌菌株Psyringaepv．tomatoDC3000，对转基因拟南芥的不同株系进行抗病．}生实验，结果发现不同的转基因株系都获得了对该细菌的抗性，但抗性水平有所差别．同时我们对抗病防卫反应基因M唿J、P

7、R．J和PR3b的表达进行了测定，发现在转基因株系中，防卫反应相关基因都有一定的表达。但是，所有的转基因株系都没有HCD的发生，而外源喷施野生型拟南芥发生了明显的Micro．HR．根据这些结果，我们认为HpaG)湎在拟南芥中转基因表达可以诱导抗病防卫基因的表达，诱导对细菌的抗病性，但不能诱发HCD．另外，是否带有信号肽对hpaGxoo基因在植物体内表达后所诱导的促生长和抗病没有影响。3．HpaGx懈及其功能片段对田间水稻产量的影响对水稻细茵性条斑病菌Ⅸoryzaepv．oryzicola)的HpaGx哪进行改造，产生了9个不同的功能片段，其中Hpa

8、Gl¨2促进水稻生长、诱导水稻抗病性的效应最强．本研究在3个地区对9个水稻品种进行了田间小区实验，发现HpaGlo-42蛋