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柑橘黄龙病(Huanglongbing,HLB)是目前世界柑橘产业上危害最严重的细菌性病害。该病由严格寄生于植物韧皮部的革兰氏阴性细菌Candidatus Liberibacter spp引起,其主要致病种为亚洲种Candidatus Liberibacter asiaticus(Las)。黄龙病菌至今无法人工分离培养,导致相关研究进展十分缓慢,其致病机制不甚清楚。病原菌分泌至宿主细胞中的效应子(Effector)蛋白是其最重要的致病因子,现有研究认为Sec依赖型效应子(Sec-dependent effectors,SDEs)是Las的主要效应子。虽然Las病原的一些SDEs得以鉴别,但其在柑橘寄主中的具体作用机制和功能却鲜有报道。本研究在前人研究和生物信息学分析基础上,从感染Las柑橘中克隆获得SDE70和SDE695效应子基因,q RT-PCR试验分析效应子在黄龙病不同耐性的柑橘品种、不同组织部位、不同感病时期中的表达差异,构建效应子植物超量表达载体遗传转化易感黄龙病晚锦橙,研究效应子对转基因柑橘生长发育、黄龙病抗性、寄主基因表达的影响,通过酵母双杂交技术筛选效应子在柑橘中的互作蛋白。根据上述研究,探索SDE70、SDE695在Las侵染柑橘过程中的作用机制,为黄龙病致病机制和柑橘抗病育种提供理论基础和基因资源。主要研究结果如下:1、SDE70、SDE695生物信息学与分泌特性研究生物信息学分析表明,SDE70和SDE695的信号肽分别位于蛋白质N端20和29个氨基酸残基,碱性磷酸酶(phoA)活性系统证实预测的信号肽具有原核胞外分泌功能,SDE70和SDE695为Sec依赖型分泌蛋白。亚细胞定位显示两个分泌蛋白在烟草细胞核、细胞质、细胞膜上都有分布。功能预测表明,SDE70包含LprⅠ、Yec T保守结构域,LprⅠ属于溶菌酶抑制剂结构域,Yec T功能未知;SDE695的功能结构域未知。2、SDE70、SDE695在柑橘中的表达特征分析SDE70在易感黄龙病晚锦橙显症叶片中表达水平显著高于未显症叶片,在耐黄龙病马蜂柑显症叶片中表达水平显著低于未显症叶片;SDE70在晚锦橙根中表达水平显著高于叶脉,在马蜂柑根中表达水平显著低于叶脉;在晚锦橙和马蜂柑完全成熟叶片中SDE70表达水平均显著高于幼叶。对于SDE695,晚锦橙和马蜂柑显症叶片中表达水平均低于未显症叶片;SDE695在晚锦橙根中表达水平显著高于叶脉,在马蜂柑根中表达水平显著低于叶脉;在晚锦橙完全成熟叶片中SDE695表达水平显著高于幼叶,但在马蜂柑完全成熟叶片中其表达水平显著低于幼叶。结果表明,SDE70、SDE695在不同耐病品种、不同症状叶片、不同组织和不同成熟度叶片中表达水平差异明显。3、SDE70、SDE695生物学功能分析本研究构建了不含信号肽序列的SDE70和SDE695超量表达载体,以晚锦橙为受体,遗传转化制备超量表达目的基因的转基因植株。(1)超量表达SDE70和SDE695对植物生长发育的影响。发根农杆菌遗传转化实验发现SDE695两次转化效率均显著低于对照,暗示SDE695基因可能参与柑橘生长发育调控。超量表达SDE70对柑橘遗传转化效率无明显影响。一年温室培养观察未发现转基因植株与野生型植株有明显表型差异。(2)超量表达SDE70和SDE695对转基因植株黄龙病抗性的影响。10个月的黄龙病抗性评价表明,转基因植株症状与野生型相比无明显差异,均在第9月时出现斑驳黄化、叶脉突起症状。SDE70转基因植株在黄龙病传毒第1个月促进Las积累,在传毒第2、4月抑制Las的增殖;而SDE695转基因植株病原菌含量无明显变化。(3)超量表达SDE70和SDE695对转基因植株免疫信号的影响。与野生型植株相比,SDE70转基因植株中水杨酸(Salicylic acid,SA)、过氧化氢(Hydrogen peroxide,H2O2)含量上升,茉莉酸(Jasmonacid,JA)含量降低;SDE695转基因植株中SA含量上升,JA、水杨酸甲酯(Methyl salicylate,Me SA)含量降低。(4)超量表达SDE70和SDE695对转基因植株转录水平的影响。转基因植株转录组测序分析显示,SDE70和SDE695超量表达负调控植物生物胁迫(Stress.biotic)和受体激酶介导的信号转导(Signalling.receptor kinases)途径。差异表达基因功能分析表明,SDE70和SDE695超量表达主要抑制参与病原菌识别和寄主抗病相关基因的表达。结果暗示,SDE70和SDE695可能参与病原菌抑制柑橘免疫反应。4、SDE70、SDE695在柑橘寄主中互作蛋白的筛选与验证酵母双杂交试验显示,SDE70与转运蛋白颗粒复合体CsTRAPP、ADP–核糖基化因子CsARF、类泛素化途径相关的NEDD8蛋白CsRub1有强相互作用,暗示SDE70调控寄主膜系统介导的物质运输和信号传递。SDE695与质体蓝素CsPc和细胞色素b6f蛋白CsB6f有强相互作用,暗示SDE695靶向作用植物光合电子传递相关蛋白,调控柑橘光合作用等过程。