拟南芥HPR1基因调控植物的抗病反应和叶片衰老

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1、国幽密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences博士学位论文2012年11月申请博士学位论文拟南芥HPRI基因调控植物的抗病反应和叶片衰老研究生：潘怀荣(2005级)导师：唐定中(研究员)专业：遗传学中国科学院遗传与发育生物学研究所二O一二年十一月塾呈B曼，垒￡Q磐卫Q望星坠熏Q￡童塾宝!旦Q』!虽墨苎￡Q堕卫!里茎，卫!垒Y垒垒坠lmD0rtantroleinCllseaseresistanceannSeneSCenceinByHuairongPanADissertationSubmittedtoUniver

2、sityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofNaturalScienceInstituteofGeneticsandDevelopmentalBiologyChineseAcademyofSciencesNovember,2012独创性声明本人郑重声明：所呈交的博士学位论文“拟南芥HPRl基因调控植物的抗病反应和叶片衰老”，是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经加以标注和致谢的内容外，本论文不包含任何其他个

3、人或集体已经发表或撰写过的作品／研究成果，也不包含为获得任何教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本论文研究做出重要贡献的其他个人和集体均已在论文中以明确方式标明并表示谢意。申请学位的论文与资料若有不实之处，本人愿承担一切责任。学位论文作者c需亲笔，签名：7钎杼敷魄2呲年u脚日摘要白粉病菌是自然界中广泛存在的一种植物真菌，它能够侵染小麦、大麦、大豆等重要农作物和经济作物，在世界范围内给农业生产带来巨大的损失。为了研究植物抵抗白粉病的分子机制，本实验室以模式植物拟南芥为材料，发现EDRl基因是植物抗病反应的重要调控因子。edrl突变体表现出增强的抗病反应表型和

4、白粉病菌诱导的细胞死亡表型。EDRl基因编码一个蛋白激酶。然而，EDRl基因如何调节植物抗病反应的分子机制依然未知。为了研究拟南芥EDRl基因调节植物抗病反应的具体机制，寻找EDRl信号通路中的其他组分，在本研究中，通过筛选edrl突变体的抑制子突变体，对其中的一个抑制子突变体幼r1．4进行了详细研究。幼r1．4能够抑制edrl突变体对白粉病菌的抗性表型和受白粉病菌诱导的细胞死亡表型。同时，纫r1．4还能够抑制edrl突变体对丁香假单孢杆菌和霜霉菌等多种病原菌的广谱抗性。另外，我们发现，幼r1．4能够增强edrl突变体对乙烯诱导的叶片衰老的表型。上述结果表明

5、，助r1．4对edrl突变体的表型产生重要影响，捌啊J是EDRl信号通路的重要调控因子。通过图位克隆克隆到剧啊』基因。助r1．4的突变位点位于5号染色体前端。精细定位后发现，At5909860的DNA序列中存在7bp的缺失。-q-牢b实验表明，幼r1．4edrl突变体中表达野生型At5909860基因后，可以回复到edrl突变体的表型。这个结果说明幼r1．4edrl突变体的表型正是由于HPRl基因的突变造成的。通过序列比对发现，HPRl基因可能是哺乳动物中剧唿J馏DC』基因的同源基因。HPRl蛋白在酵母、果蝇和哺乳动物中广泛存在，是THO／TI冱X蛋白复合体

6、的一个组分。同时，在高等植物中，HP尺J基因高度保守。这说明，月凇』基因很可能具有非常重要的功能。为了进一步研究月凇J基因的功能，对细r1．4单突变体的表型进行了观察和鉴定。接种白粉病菌后，幼r1．4单突变体表现出与野生型类似的表型，接种丁香假单孢杆菌和霜霉菌后，印r1．4表现出更感病的表型。在乙烯气体处理的时候，助r1．4表现出比野生型更严重的叶片衰老表型。同时，助r1．4表现出更敏感的ACC诱导的三重反应表型。这些结果显示，剧啊J『基因在植物抗病反应和叶片衰老中起着重要的调控作用。拟南芥HPRJ基因调控植物的抗病反应和细胞死亡通过观察捌噙J基因的启动子．

7、GUS融合表达发现，HPRl基因在各个组织和器官中稳定表达，并且它的表达量在生长发育的各个时期保持稳定。在烟草中瞬时表达剧豫』．GFP发现，HPRl蛋白定位在细胞核中。在拟南芥中，进行核质分离后，Westernblot检测得到类似的结果。同时，在助r1．4背景下表达捌啮J．钮P的转基因植株的表型回复到了野生型的表型。在酵母和哺乳动物中，THO／TREX蛋白复合体是mRNA核质运输的关键调控因子。mRNA原位杂交的实验结果显示，在助rl一4突变体中，mRNA核质运输存在一定程度的缺陷，mRNA在细胞核内积累。这个结果说明，HPRl基因是拟南芥mRNA核质正常运

8、输的过程中不可缺少的组分。综上所述，捌咽J基因对植物