生長素抑制蛋白ARP1對煙草生長和抗病性的交叉調(diào)控作用.pdf

1、植物可以通過多種抗病途徑抵御環(huán)境中眾多病原菌的侵染，但抗病性的建立會以減慢植物生長作為代價。為了平衡兩者的拮抗關(guān)系，植物會通過多種激素信號通路來調(diào)控自身生長與抗病性:在沒有病原物侵染時，使抗病信號通路處于非激活狀態(tài)，植物生長不受抑制，在受到病原物侵染時，則減弱生長信號通路，開啟抗病防衛(wèi)反應(yīng)抵御病原物侵染。這一系列過程都由植物中眾多的信號因子所調(diào)控，其中生長素抑制蛋白(auxin-repressed protein，ARP)在生長與抗病信

2、號通路轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮著非常重要的作用。本研究探討了ARP1參與煙草生長與抗病性交叉調(diào)控的機(jī)制。
　　1.ARP1在煙草生長與抗病中的功能研究
　　本研究通過定向篩選T-DNA插入突變體得到生長增強(qiáng)且抗病性減弱的突變體煙草株系geri(growth enhancement and resistance impairment)。研究發(fā)現(xiàn)，geri1植株較野生型植株生長旺盛，煙草根長、株高、鮮重和葉面積都顯著增加，編碼延伸蛋白(exp

3、ansin，EXP)的EXP1和EXP2轉(zhuǎn)錄水平顯著上調(diào)。接種病原物后，突變體geri1植株中病程相關(guān)(pathogenesis-related，PR)基因的轉(zhuǎn)錄水平低于野生型植株，突變體geri1植株顯示對病毒、細(xì)菌和卵菌的抗性減弱。通過基因?qū)W分析，發(fā)現(xiàn)T-DNA的插入位點(diǎn)為編碼生長素抑制蛋白的ARP1，并獲得了ARP1全長開放閱讀框(open reading frame，ORE)。利用轉(zhuǎn)錄后基因沉默(posttranscriptio

4、nal gene silencing，PTGS)技術(shù)和葉盤轉(zhuǎn)化法分別獲得沉默植株ARP1i和過表達(dá)植株P(guān)35S∶ARP1并觀察各植株的生長與抗病情況。研究發(fā)現(xiàn)，沉默植株ARP1i與geri1顯示相同的生長與抗病性表型，過表達(dá)植株P(guān)35S∶ARP1顯示相反表型，說明ARP1具有抑制煙草生長和增強(qiáng)煙草抗病性的功能。
　　2.ARP1交叉調(diào)控?zé)煵萆L與抗病性的機(jī)制研究
　　為了研究ARP1通過何種途徑參與煙草生長與抗病性的交叉調(diào)控

5、，用典型的病原相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular pattern，PAMP) flg22和chitin處理野生型、沉默植株ARP1i和過表達(dá)植株P(guān)35S∶ARP1后測定各基因型植株的生長與抗病情況。研究發(fā)現(xiàn)，ARP1沉默后，PAMPs抑制植物生長的作用受到影響，由PAMPs引發(fā)的活性氧爆發(fā)、胼胝質(zhì)沉積以及絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)

6、 MPK3和MPK11的表達(dá)也受到抑制，研究表明ARP1沉默影響了由PAMP激發(fā)的免疫反應(yīng)(PAMP-triggered immunity，PTI)。為了研究ARP1和ARF8(auxin responsefactor8)以及NPR1(non-expression of pathogen related gene1)三者之間的功能關(guān)系，在三種基因型植株上沉默ARF8和NPR1后測定植株生長與抗病情況，研究發(fā)現(xiàn)，ARP1通過抑制ARF8來