论文部分内容阅读
大豆花叶病毒(Soybean mosaic virus,SMV)是大豆的主要病原,感染大豆后出现叶片黄斑、卷曲和种粒斑驳等症状,从而影响大豆的正常生长发育并导致产量及品质的下降。本实验室在前期研究中发现了一个与烟草N基因同源的对烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)和SMV均具有抗性的大豆基因GmNH23(Glycine max N Homolog 23)。GmNH23是一个典型的TN(TIR-NBS)型的R蛋白。虽然GmNH23基因的抗病毒功能已经鉴定,但是GmNH23基因的下游信号通路及功能相关基因的研究未见报道。因此,本论文中我们筛选并研究了参与GmNH23抗病免疫反应的大豆相关及下游基因的作用。首先我们克隆了20个功能相关基因,成功构建了16个候选基因的RNAi重组载体,通过农杆菌介导的瞬时过表达系统在大豆品种合丰55的叶片中瞬时沉默了这些基因的表达。GmNH23的过表达抑制SMV的侵染。通过候选基因的沉默对GmNH23介导的SMV抗性的变化来筛选出与GmNH23基因功能相关的基因。实验结果显示GmEDS1、GmSGT1-1、GmSGT1-2、GmJAR1、GmSGS3等大豆基因的沉默会抑制GmNH23基因对SMV的抗性,表明这五个基因是GmNH23抗性相关的下游信号通路中的关键基因,而其余11个基因不参与GmNH23介导的抗性。此外,GmSGT1-1和GmSGS3的表达在SMV侵染1天时诱导表达,表明其在侵染早期发挥作用,而GmEDS1、GmSGT1-2和GmJAR1的表达在SMV侵染5天时下调表达而10天时上调表达,表明其在侵染后期发挥作用。植物激素水杨酸(salicylic acid,SA)广泛参与植物的抗病免疫反应。我们的结果显示,SA信号通路标志基因PR1,SA合成途径的关键基因GmICS1、GmPAL1.1及其受体基因GmNPR1.1、GmNPR1.2的表达均受SMV侵染所诱导,暗示着SA可能参与大豆抗SMV免疫反应。野生型17wt本氏烟草中GmNH23的过表达会抑制SMV的扩散,并且会出现黄化和细胞坏死等超敏反应(Hypersensitive response,HR)。NahG是细菌来源的水杨酸羟化酶的编码基因,其过表达植株NahG-Ox本氏烟草是SA缺陷型的模式系统。在NahG-Ox植株中GmNH23对SMV的抑制作用明显减弱甚至丧失并且无HR反应。AtS3H和AtS5H是拟南芥来源的3-羟化酶和5-羟化酶的编码基因,其作用与NahG类似。AtS3H和AtS5H以及NahG的瞬时过表达也抑制GmNH23对SMV的抗性。SA类似物水杨酸甲酯(methyl salicylate,MeSA)和INA(2,6-dichloroisonicotinic)的处理有效抑制SMV在本氏烟草中的侵染。这些结果表明SA是GmNH23的下游信号通路及对SMV产生抗性的关键激素。