【摘 要】
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苹果树腐烂病由黑腐皮壳属真菌Valsa mali引起,一直以来在我国各苹果种植区普遍发生,导致苹果产量大大降低,品质下降,树势衰弱,严重时主干枯死甚至整株死亡,严重影响了我国苹果产业的发展。由于对腐烂病菌的致病机制了解程度不深,导致其防治没有达到理想的效果。动植物和微生物都含有CAP蛋白,并且在生长发育、致病、免疫等方面发挥着不同的功能,然而植物病原真菌CAP蛋白在其致病过程中的作用及其机理未见报
【基金项目】
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国家自然科学基金(31871917,31671982); 陕西省科技统筹计划项目(2017ZDCXL-NY-03-02); 学校双一流建设项目;
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苹果树腐烂病由黑腐皮壳属真菌Valsa mali引起,一直以来在我国各苹果种植区普遍发生,导致苹果产量大大降低,品质下降,树势衰弱,严重时主干枯死甚至整株死亡,严重影响了我国苹果产业的发展。由于对腐烂病菌的致病机制了解程度不深,导致其防治没有达到理想的效果。动植物和微生物都含有CAP蛋白,并且在生长发育、致病、免疫等方面发挥着不同的功能,然而植物病原真菌CAP蛋白在其致病过程中的作用及其机理未见报道。前期研究发现,苹果树腐烂病菌中一个CAP蛋白Vm PR1c可引起本氏烟草坏死反应,且对病原菌致病性起重要作用,然而其毒性机制尚未明确。因此,本论文拟通过研究Vm PR1c蛋白的互作靶标,以期明确其在病原菌致病过程中的作用机理。该研究将促进苹果树腐烂病菌的致病机理解析,并且为真菌CAP蛋白的作用机制研究奠定良好的基础。本研究利用酵母双杂交(Y2H)技术对Vm PR1c的互作靶标进行了筛选,并运用酵母全长验证、双分子荧光互补(Bi FC)、免疫共沉淀(Co IP)技术对互作靶标进行了验证,又通过病毒介导的基因沉默(VIGS)技术、蛋白质免疫印迹(Western blot)技术对靶标进行了鉴定、利用质谱(MS)技术筛选到了与靶标互作的蛋白并对靶标的作用机理进行了探究,取得了如下结果:1、酵母双杂交筛选发现寄主苹果中Md VQ29蛋白可能为Vm PR1c的潜在靶标。VQ蛋白是一类含有保守VQ-motif的蛋白,主要作用是介导转录调控,调节蛋白互作。Md VQ29在苹果中还有一个同源,Md VQ12,在本氏烟中存在三个同源蛋白,分别为Nb VQ1、Nb VQ2、Nb VQ3。经Y2H、Bi FC、Co IP验证,发现Md VQ12、Nb VQ1、Nb VQ2和Nb VQ3均与Vm PR1c互作且互作位置在细胞核内。2、由于Vm PR1c-Flag标记后的Western blot条带在200 KDa和48 KDa左右,除了前期预测的泛素化修饰和糖基化修饰,推测其还可能进行了SUMOylation修饰。用SUMOylation修饰途径抑制剂2-D08处理后,Western blot条带大小无显著变化,说明Vm PR1c可能不经过SUMOylation修饰。由于Vm PR1蛋白可引起本氏烟微弱坏死,所以对其靶标在本氏烟中的三个同源蛋白进行沉默,VIGS试验表明Vm PR1c与Md VQ29的互作不影响其引起的坏死反应。3、进一步研究互作机理,推测VQ蛋白可能通过结合其他蛋白发挥作用,对Md VQ29、Md VQ12进行MS技术筛选,共鉴定到49个蛋白,Bi FC发现Md VQ29、Md VQ12的共同靶标为Nb WRKY17和Nbe IF4A,互作位置都在细胞核内,但Western blot条带显示Md VQ29、Md VQ12及Nb WRKY17均降解严重,对Md VQ29、Md VQ12和Nb WRKY17进行降解途径分析,用不同降解途径抑制剂处理后试验结果显示,Md VQ29和Md VQ12不通过溶酶体或蛋白酶体途径降解,PS-341(硼替佐米)能有效抑制Nb WRKY17降解,chloroquine(氯喹啉)处理后Nb WRKY17降解更加严重,并且Md VQ29,Md VQ12分别与Nb WRKY17共表达时蛋白降解比三个蛋白各自单独表达时更严重。综上,得出结论:Vm PR1c在苹果中的互作靶标为Md VQ29,其四个同源蛋白Md VQ12、Nb VQ1、Nb VQ2、Nb VQ3均与Vm PR1c互作。Vm PR1c可能不经过SUMOylation修饰,Vm PR1c与Md VQ29的互作不影响其引起的烟草坏死表型。Bi FC试验发现Md VQ29和Md VQ12在本氏烟中共同的靶标为Nb WRKY17和Nbe IF4A,Md VQ29和Md VQ12分别与Nb WRKY17相互促进降解,Nb WRKY17可能通过蛋白酶体途径降解。Md VQ29和Md VQ12不通过溶酶体或蛋白酶体途径降解。
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