H2S信号通过PR基因提高黄瓜抗灰霉病的研究

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黄瓜灰霉病是由灰色葡萄孢菌侵染所发生,每年因此所造成的产量损失约莫两成,所以对于灰霉病与其它真菌类侵染所造成的病害的防治极其重要。植物病程相关蛋白(Pathogenesis-pelated Protein,PR蛋白)是植物遭受病原菌侵入或非生物因子刺激时,由寄主植物基因编码合成应对外界胁迫一系列蛋白质,后研究发现其在植物抵御白粉病、灰霉病、霜霉病的过程中,都发挥着重要作用。WRKY家族转录因子在植物响应生物胁迫的信号传递过程中扮演着重要角色,调控多种PR蛋白的转录表达;硫化氢信号分子调节气孔参与植物响应多种非生物胁迫,如盐胁迫,重金属胁迫,以及干旱胁迫等;在生物胁迫方面,暂无深入的研究报道。本课题以黄瓜为材料,首次对硫化氢在植物生物胁迫方面的功能进行了研究,为黄瓜灰霉病以及真菌类病害的防治提供了新思路和理论依据,对硫化氢在植物生物胁迫方面功能进行了探索,补充了硫化氢在植物抗病相关方向的研究,为后续进一步研究硫化氢在抗病过程中的分子机制奠定了基础。结果表明:(1)硫化氢处理的植株对灰色葡萄孢菌的抗性比野生型植株更强;(2)以拟南芥9种PR基因为查询序列在黄瓜基因组数据库中比对并筛选出6个PR基因,其中黄瓜PR1与PR4基因对外源硫化氢有明显的响应;(3)p ET-28a原核表达的黄瓜PR1和PR4重组蛋白可以抑制灰霉病菌的生长速率;(4)黄瓜PR1与PR4蛋白的启动子区域含有WRKY家族转录因子结合位点;WRKY46和WRKY51重组蛋白在体外可以被硫化氢巯基化修饰。同时硫化氢对WRKY46与WRKY51基因的转录几乎没有影响,拟南芥转录组分析表明在,中H2S对水杨酸途径中PR蛋白上游的调控因子的表达没有促进作用;基于以上实验结果推测,硫化氢增强黄瓜对灰霉病抗性的途径有可能是通过巯基化WRKY46与WRKY51转录因子,增强其与启动子结合效率,从而激活下游PR1与PR4基因的表达。硫化氢增强抗病途径区别于水杨酸与茉莉酸途径,是新的信号转导途径。
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