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对拟南芥的研究表明,组蛋白H2B单泛素化(Histone H2B monoubiquitination, H2Bub)参与调控植物的多种发育过程,如植物叶、根的发育和种子休眠,通过调控开花关键基因表达影响开花时间,通过基因调控影响光形态建成和昼夜节律。HUB1(Histone H2B Monoubiquitinationl)也参与调控植物抗病原真菌(Botrytis cinerea and Alternaria brassicicola)的防卫反应。由此可见,H2Bub参与调控植物体内多个发育过程和对生物逆境的响应过程。研究表明,经过纯化的棉花黄萎病致病菌大丽轮枝菌分泌的毒素(Verticillium dahliae-toxins, Vd-toxins)对棉花和拟南芥均具致病性,Vd-toxins能使拟南芥产生H202积累、防卫基因激活表达和细胞快速死亡在内的防卫反应,但目前还没有H2Bub参与拟南芥对Vd-toxins防卫反应的报道。防卫反应的主要特征是活性氧产生、防卫基因激活表达和快速细胞死亡。本论文利用拟南芥野生型和H2Bub功能缺失的突变体为植物材料,以拟南芥幼苗与Vd-toxins互作为研究体系,研究拟南芥野生型和H2Bub功能缺失的突变体经Vd-toxins处理后体内H202产生、PRl和PDF1.2a基因的表达和细胞快速死亡。利用荧光染料H2DCF-DA (2’,7’-Dichlorofluorescin diacetate)对Vd-toxins处理引起拟南芥叶片细胞内H2O2含量进行检测,结果发现,野生型中H202大量生成,但突变体中H202的产生量明显减少。利用台盼蓝染色法检测Vd-toxins处理引起叶片细胞的死亡情况,结果发现,野生型中细胞死亡程度显著比突变体严重。利用Real-time PCR对Vd-toxins处理后防卫反应的标志基因PR1和PDF1.2a的表达进行检测,结果证明,Vd-toxins处理引起野生型中PR1和PDF1.2a表达显著升高,但突变体中表达明显低于野生型。综合实验结果可见,H2Bub功能缺失突变体与野生型相比其体内H202产生、细胞死亡和抗性基因表达均减弱,表明H2Bub作为重要的调控因素参与拟南芥抗Vd-toxins防卫反应。进一步利用Real-time PCR对H202标志基因GSTl进行检测,结果证明,Vd-toxins处理引起野生型中GSTl表达显著升高,但突变体中GST1表达明显低于野生型。分别利用NADPH氧化酶抑制剂(Diphenylcyclopropenone chloride, DPI)和H202吞噬剂(Dimethylthiourea, DMTU)与Vd-toxins同时处理,检测对PR1和PDF1.2a表达的影响,结果证明,H2Bub参与调控防卫反应的H202信号途径与水杨酸信号途径密切相关,但与茉莉酸信号途径无关。利用基因芯片技术对Vd-toxins处理野生型和突变体的基因表达谱进行分析,结果证明,H2Bub影响防卫反应、非亲和性防卫反应、对细菌的防卫反应、活性氧类响应、细胞内氧化还原平衡、毒素分解代谢、生物胁迫响应、免疫系统、真菌响应、水杨酸刺激响应等功能基因表达。结果显示,组蛋白H2B单泛素化通过对众多生理过程的调节而调控拟南芥对Vd-toxins的防卫反应。本研究对阐明植物抗黄萎病的抗性机理具有重要意义,为全面揭示植物抗棉花黄萎病的表观遗传调控机制提供新内容。