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革兰氏阴性植物病原细菌产生的harpin蛋白质在植物上可以引起多种效应，包括抗病、抗虫、抗旱，促植物生长等。HrpNEa是最早鉴定的harpin蛋白，由蔷薇科植物（如梨、苹果）火疫病菌(Erwinia amylovora)产生。以前研究表明，HrpNEa多重效应的原因在于它影响了植物不同的信号传导过程。HrpNEa通过脱落酸信号传导来诱发植物耐旱能力，2C型磷酸酶ABI2起关键调控作用。HrpNEa诱导拟南芥对桃蚜(Myzus persicae)的抗性及促进植物生长的作用均由乙烯信号传导通路进行调控，乙烯受体ETR1对HrpNEa诱导抗虫与促进植物生长均起关键作用。信号传导的下游发生分支，一个分支由金属运输蛋白EIN2控制，诱导植物对害虫的抗性；另一个分支由核酸外切酶EIN5进行调控，促进植物生长。作者研究的主要问题是：(1) HrpNEa启动的乙烯与脱落酸信号传导有何关系?(2)HrpNEa通过何种转录因子启动乙烯信号传导?(3)在HrpNEa启动乙烯信号传导的过程中，何种防卫机制参与植物对蚜虫的抗性？
1、乙烯与脱落酸对HrpNEa诱导拟南芥抗旱与防卫的不同作用
用HrpNEa溶液对拟南芥进行喷雾处理，蚜虫的繁殖数量有所减少。用etrl-1和abi2-1研究发现，乙烯而不是脱落酸在抗虫过程中是关键的，而且这一结果在野生型的药物抑制实验上也得到了验证。在拟南芥的野生型和etrl-1遭遇干旱胁迫时，外源使用HrpNEa可诱导其抗旱反应，而abi2-1没有这种效果，同时抑制野生型植株中脱落酸而不是乙烯合成也可取消这种效果。在另一组实验中，乙烯信号通路下游突变体ein2-1不能引发抗虫而脱落酸信号突变体abil-1在此过程中都没有效果。所有结果显示HrpNEa激活的信号通路可根据植物当时面临的挑战行使不同功能。
2、HrpNEa诱导拟南芥抗虫作用过程中的转录因子筛选
用HrpNEa处理拟南芥，研究了37个转录因子突变体中桃蚜趋避以及繁殖情况，寻找与植物抗虫性有关的转录因子。首先研究了HrpNEa处理后，突变体中驱避率的情况。在EVP和HrpNEa处理5天后，接种无翅桃蚜，24小时统计桃蚜逃跑的数量计算驱避率。在atmyb44突变体中，驱避率最低，即HrpNEa诱导植物抗桃蚜的效果在该突变体中被严重阻断。其次，通过驱避实验的筛选，选出9个转录因子突变体对蚜虫的繁殖情况进行研究。结果显示，只有在atmyb44突变体中HrpNEa不能抑制蚜虫繁殖。同时根据蚜虫趋避筛选的结果，选取部分基因用Northern方法进行验证。在13个选定基因中，除了MLN21.9外，12个基因上调表达，它们是AtMYB51, AtMYB38, AtMYB108, AtMYB15, AtMYB30, AtMYB44、 AtERF11, RAP2.12, F15H21.12, K13N2.14,AtHB-7和AtC3HC4。进一步的，用Realtime RT-PCR的方法确证转录因子被诱导的情况，结果显示包括AtMYB44在内的9个转录因子基因能被显著诱导。因此，我们筛选到了一个转录因子AtMYB44，可能参与调控HrpNEa诱导的拟南芥抗虫性。
3、AtMYB44通过乙烯信号调控因子EIN2控制拟南芥对桃蚜繁殖发生抗性反应
AtMYB44是拟南芥的一种转录因子，可以对乙烯发生感应，从而介入植物防卫反应。植物防卫反应经常受乙烯信号传导调控，而乙烯信号传导需要EIN2作为中心调控因子才能完成。我们以前研究表明，EIN2在HrpNEa诱导拟南芥对蚜虫产生防卫反应的过程中起关键作用，但AtMYB44调控的蛋白靶标及EIN2的转录调控机理都还不清楚。通过使用遗传学、微生物学及药理学等方法进行研究，我们得到一系列证据，表明AtMYB44、 EIN2和乙烯在对HrpNEa诱导拟南芥对蚜虫产生抗性的过程中都是必需的因子，野生型拟南芥用HrpNEa处理后，对人工定殖在叶片上的蚜虫产生抗性反应，结果抑制了蚜虫的繁殖能力。这一效应并不能在拟南芥突变体atmyb44内发生，该突变体的AtMYB44基因启动子区被破坏。把野生型AtMYB44启动子中既受HrpNEa诱导又受乙烯诱导的一个片段与AtMYB44编码序列重组，并用重组单元对atmyb44进行遗传互补，互补的结果是把atmyb44的抗蚜能力恢复到野生型水平。将AtMYB44基因与花椰菜花叶病毒35S启动子重组并转入atmyb44，转基因植物获得了组成型表达AtMYB44基因与抗桃蚜繁殖的能力.野生型拟南芥与经过遗传互补atmyb44转基因均能对乙烯发生反应，无论乙烯由人工施加到植物生长环境还是通过HrpNEa诱导而在植物体内产生，两种来源的乙烯作用类似，均可诱导AtMYB44与EIN2两种基因的表达。在atmyb44得到遗传互补的转基因植物细胞内，AtMYB44蛋白定位到细胞核，并与EIN2启动子发生特异结合。用HrpNEa处理植株，既促进了AtMYB44蛋白的产生，也提高了AtMYB44与EIN2互作的能力，还增强了EIN2的表达水平。得到遗传互补的atmyb44转基因系与野生型一样，在不受HrpNEa诱导的条件下，人工定殖的蚜虫可以诱导这两类植物表达AtMYB44和EIN2基因，同时诱导这两类植物对第二次定殖的蚜虫产生抗蚜性反应，而基因表达与抗虫反应在atmyb44体内均不能被蚜虫所诱导。这些试验结果表明，AtMYB44通过启动EIN2的表达来控制拟南芥对蚜虫的抗性。这一调控过程无论对诱导抗性还是免疫反应均显示功能，代表了植物抵抗食植昆虫的一种重要防卫机制.
4、HrpNEa诱导的韧皮部防卫反应有助于拟南芥对蚜虫的抗性
植物韧皮部相关的防卫反应(plant phloem-related defense, PRD)在防卫刺吸式昆虫取食中起作用。已知HrpNEa类生物激发子能够激发抗虫信号传导途径，可能参与了韧皮部防卫反应的诱导，但是抗虫途径如何调节植物韧皮部相关的防卫反应反应仍是未知的。原位杂交及化学发光实验结果证明HrpNEa处理后可以诱导韧皮部蛋白及沉积胼胝质，两者在韧皮部积累增加，构成了PRD反应，对趋避蚜虫、减少蚜虫韧皮部取食活动起一定作用。突变体分析表明，HrpNEa诱导植物韧皮部相关的防卫反应需要EIN2和AB12。
5、创新点
(1)乙烯与脱落酸对HrpNEa诱导拟南芥抗旱与防卫起不同作用，乙烯对HrpNEa诱导抗虫的效应至关重要，脱落酸对HrpNEa诱导的抗旱过程起关键作用。(2)AtMYB44通过启动EIN2的表达来控制拟南芥对桃蚜的抗性。(3)韧皮部防卫反应在HrpNE。诱导拟南芥对桃蚜的抗性发生过程中起重要作用。
1、乙烯与脱落酸对HrpNEa诱导拟南芥抗旱与防卫的不同作用
用HrpNEa溶液对拟南芥进行喷雾处理，蚜虫的繁殖数量有所减少。用etrl-1和abi2-1研究发现，乙烯而不是脱落酸在抗虫过程中是关键的，而且这一结果在野生型的药物抑制实验上也得到了验证。在拟南芥的野生型和etrl-1遭遇干旱胁迫时，外源使用HrpNEa可诱导其抗旱反应，而abi2-1没有这种效果，同时抑制野生型植株中脱落酸而不是乙烯合成也可取消这种效果。在另一组实验中，乙烯信号通路下游突变体ein2-1不能引发抗虫而脱落酸信号突变体abil-1在此过程中都没有效果。所有结果显示HrpNEa激活的信号通路可根据植物当时面临的挑战行使不同功能。
2、HrpNEa诱导拟南芥抗虫作用过程中的转录因子筛选
用HrpNEa处理拟南芥，研究了37个转录因子突变体中桃蚜趋避以及繁殖情况，寻找与植物抗虫性有关的转录因子。首先研究了HrpNEa处理后，突变体中驱避率的情况。在EVP和HrpNEa处理5天后，接种无翅桃蚜，24小时统计桃蚜逃跑的数量计算驱避率。在atmyb44突变体中，驱避率最低，即HrpNEa诱导植物抗桃蚜的效果在该突变体中被严重阻断。其次，通过驱避实验的筛选，选出9个转录因子突变体对蚜虫的繁殖情况进行研究。结果显示，只有在atmyb44突变体中HrpNEa不能抑制蚜虫繁殖。同时根据蚜虫趋避筛选的结果，选取部分基因用Northern方法进行验证。在13个选定基因中，除了MLN21.9外，12个基因上调表达，它们是AtMYB51, AtMYB38, AtMYB108, AtMYB15, AtMYB30, AtMYB44、 AtERF11, RAP2.12, F15H21.12, K13N2.14,AtHB-7和AtC3HC4。进一步的，用Realtime RT-PCR的方法确证转录因子被诱导的情况，结果显示包括AtMYB44在内的9个转录因子基因能被显著诱导。因此，我们筛选到了一个转录因子AtMYB44，可能参与调控HrpNEa诱导的拟南芥抗虫性。
3、AtMYB44通过乙烯信号调控因子EIN2控制拟南芥对桃蚜繁殖发生抗性反应
AtMYB44是拟南芥的一种转录因子，可以对乙烯发生感应，从而介入植物防卫反应。植物防卫反应经常受乙烯信号传导调控，而乙烯信号传导需要EIN2作为中心调控因子才能完成。我们以前研究表明，EIN2在HrpNEa诱导拟南芥对蚜虫产生防卫反应的过程中起关键作用，但AtMYB44调控的蛋白靶标及EIN2的转录调控机理都还不清楚。通过使用遗传学、微生物学及药理学等方法进行研究，我们得到一系列证据，表明AtMYB44、 EIN2和乙烯在对HrpNEa诱导拟南芥对蚜虫产生抗性的过程中都是必需的因子，野生型拟南芥用HrpNEa处理后，对人工定殖在叶片上的蚜虫产生抗性反应，结果抑制了蚜虫的繁殖能力。这一效应并不能在拟南芥突变体atmyb44内发生，该突变体的AtMYB44基因启动子区被破坏。把野生型AtMYB44启动子中既受HrpNEa诱导又受乙烯诱导的一个片段与AtMYB44编码序列重组，并用重组单元对atmyb44进行遗传互补，互补的结果是把atmyb44的抗蚜能力恢复到野生型水平。将AtMYB44基因与花椰菜花叶病毒35S启动子重组并转入atmyb44，转基因植物获得了组成型表达AtMYB44基因与抗桃蚜繁殖的能力.野生型拟南芥与经过遗传互补atmyb44转基因均能对乙烯发生反应，无论乙烯由人工施加到植物生长环境还是通过HrpNEa诱导而在植物体内产生，两种来源的乙烯作用类似，均可诱导AtMYB44与EIN2两种基因的表达。在atmyb44得到遗传互补的转基因植物细胞内，AtMYB44蛋白定位到细胞核，并与EIN2启动子发生特异结合。用HrpNEa处理植株，既促进了AtMYB44蛋白的产生，也提高了AtMYB44与EIN2互作的能力，还增强了EIN2的表达水平。得到遗传互补的atmyb44转基因系与野生型一样，在不受HrpNEa诱导的条件下，人工定殖的蚜虫可以诱导这两类植物表达AtMYB44和EIN2基因，同时诱导这两类植物对第二次定殖的蚜虫产生抗蚜性反应，而基因表达与抗虫反应在atmyb44体内均不能被蚜虫所诱导。这些试验结果表明，AtMYB44通过启动EIN2的表达来控制拟南芥对蚜虫的抗性。这一调控过程无论对诱导抗性还是免疫反应均显示功能，代表了植物抵抗食植昆虫的一种重要防卫机制.
4、HrpNEa诱导的韧皮部防卫反应有助于拟南芥对蚜虫的抗性
植物韧皮部相关的防卫反应(plant phloem-related defense, PRD)在防卫刺吸式昆虫取食中起作用。已知HrpNEa类生物激发子能够激发抗虫信号传导途径，可能参与了韧皮部防卫反应的诱导，但是抗虫途径如何调节植物韧皮部相关的防卫反应反应仍是未知的。原位杂交及化学发光实验结果证明HrpNEa处理后可以诱导韧皮部蛋白及沉积胼胝质，两者在韧皮部积累增加，构成了PRD反应，对趋避蚜虫、减少蚜虫韧皮部取食活动起一定作用。突变体分析表明，HrpNEa诱导植物韧皮部相关的防卫反应需要EIN2和AB12。
5、创新点
(1)乙烯与脱落酸对HrpNEa诱导拟南芥抗旱与防卫起不同作用，乙烯对HrpNEa诱导抗虫的效应至关重要，脱落酸对HrpNEa诱导的抗旱过程起关键作用。(2)AtMYB44通过启动EIN2的表达来控制拟南芥对桃蚜的抗性。(3)韧皮部防卫反应在HrpNE。诱导拟南芥对桃蚜的抗性发生过程中起重要作用。