疫霉菌模式分子XEG1识别受体及下游信号通路元件的鉴定与功能初步分析

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大豆疫霉菌(Phytophthora sojae)引起的根腐病是大豆生产上危害最严重的毁灭性病害之一,在全世界范围内严重威胁着大豆生产,直接经济损失高达十几亿美元。大豆疫霉隶属于卵菌纲,虽然与真菌在形态上较为相似,但是在进化上与蓝藻及硅藻具有较近的亲缘关系,故目前防治真菌的化学药剂在防治大豆疫霉菌时效果不佳。由于缺少有效的化学药剂,目前在生产中主要利用种植抗病品种防控大豆疫霉菌,而大豆疫霉中的无毒基因变异快,品种抗性丧失较快。大豆疫霉危害严重并且难以防治,因此防治由大豆疫霉引起的病害是大豆生产中的重要难题。  植物的先天免疫是植物抵御入侵微生物的第一道防线,植物通过细胞膜上的模式识别受体(pattern recognition receptors,PRRs)将病原物的病原相关模式分子(Pathogen-Associated Molecular Patterns,PAMPs)识别为“非我”的危险信号并触发自身的免疫反应(PAMP-triggered immunity,PTI)从而抵御病原物的侵染,这种免疫反应提高了植物非寄主抗病性,广谱而持久,对于植物抵御病原物侵染具有重要意义。最近在大豆疫霉中鉴定到一个新的病原相关模式分子XEG1,鉴定其在植物中的模式识别受体有助于为培育新的抗病品种提供理论依据,为大豆疫霉的防控提供新方向。因此,本文主要的研究内容为在植物中鉴定病原相关模式分子XEG1的模式识别受体并对其下游信号通路元件进行初步功能分析,探究植物的识别机制,获得的主要结果和结论如下:  疫霉菌模式分子XEG1识别受体鉴定与功能的初步分析:  XEG1是卵菌中的一个新的病原相关模式分子,其在本氏烟中诱发植物的细胞死亡依赖于共受体BAK1,故推测XEG1的受体应属于识别受体中的富含亮氨酸重复序列(Leucine Rich Repeat,LRR)家族。利用病毒介导的基因沉默技术将模式植物本氏烟中114个LRR家族基因进行沉默,通过在这些沉默植株叶片上瞬时表达XEG1观察XEG1诱导的细胞死亡是否受到影响的方法筛选XEG1受体,在筛选过程中发现在RXEG1A和RXEG1B沉默的本氏烟叶片上XEG1诱导的细胞坏死显著减弱,同时在本氏烟叶片中过表达RXEG1A可以增强本氏烟对烟草疫霉(Phytophthora parasitica)的抗病性。  疫霉菌模式分子XEG1识别受体下游信号通路元件的鉴定与功能的初步分析:  植物细胞表面的模式识别受体识别病原物后产生免疫信号传递至胞内产生防卫反应,免疫信号传递的过程依赖于植物细胞内的一个复杂的信号传递网络。上文鉴定到了XEG1的模式识别受体RXEG1,为了进一步研究RXEG1识别XEG1后产生的免疫信号是如何传递至细胞内并触发一系列的免疫反应的,本文做了以下探究,通过体内免疫共沉淀试验发现XEG1可以和共受体BAK1互作。根据前期的试验结果,BAK1和SOBIR1作为诱饵蛋白在XEG1处理的情况下,通过MS质谱分析,得到了2个候选互作蛋白R1和R2。在R1及R2基因沉默的本氏烟中,XEG1诱导的细胞坏死和防卫反应标志基因上调表达均受到显著影响,体内免疫共沉淀试验显示,R1和R2均可以和BAK1互作。丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)级联途径在PTI反应信号传递中有重要作用,选取具有代表性的一些MAPK基因在本氏烟中进行沉默发现,PsXEG1在本氏烟中诱导细胞死亡依赖MAPK基因NTF6、MEK2和SIPK,XEG1在本氏烟中触发防卫反应基因上调表达的信号通路依赖MAPK基因MEK2和WIPK。
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