大豆疫霉效應分子PsCRN78的功能分析.pdf

1、大豆疫霉(Phytophthora sojae)是影響大豆生產(chǎn)的一種重要病原菌，侵柒大豆造成的根腐病每年會導致全球大豆生產(chǎn)區(qū)數(shù)十億美元的經(jīng)濟損失。大豆疫霉雖然在形態(tài)上與真菌相似，但進化上卻與藍藻、硅藻相近，隸屬于茸鞭生物界，致病機制也與真菌不同，多數(shù)殺菌劑對疫霉無效。因此，尋找防治疫霉病害的有效策略成為研究者的重要任務。目前研究發(fā)現(xiàn)疫霉在侵染寄主植物的過程中通過分泌一些效應分子干擾寄主細胞的正常代謝，從而促進其侵染與定殖。其中能夠引起植

2、物細胞死亡的CRN(Crinkler and necrosis protein)基因家族是一類在細胞質(zhì)內(nèi)發(fā)揮作用的效應分子，但對其在侵染過程中的功能與分子機制還知之甚少。
　　本研究初步檢測了大豆疫霉中幾個基因(PsCRN78、Avr1k、PsISO)及大豆中的SGT1基因在大豆疫霉與大豆互作過程中的轉(zhuǎn)錄情況。轉(zhuǎn)錄分析表明大豆疫霉中的這幾個基因在大豆疫霉侵染過程中都不同程度上調(diào)表達;大豆中的SGT1基因在不同抗病水平的大豆品種中均

3、受大豆疫霉侵染誘導上調(diào)表達。這些結(jié)果表明PsCRN78、Avr1k、PsISO和SGT1可能在大豆疫霉與大豆互作過程中發(fā)揮作用。
　　分析PsCRN78的基因序列發(fā)現(xiàn)其具有一個典型的FLAK轉(zhuǎn)運結(jié)構(gòu)域和一個激酶結(jié)構(gòu)域，所以推測PsCRN78可能是一類能夠分泌到寄主細胞并通過發(fā)揮其激酶活性來調(diào)控植物防衛(wèi)的一類效應分子。進一步預測PsCRN78的信號肽發(fā)現(xiàn)，其信號肽的可行性僅為0.279，所以用酵母分泌系統(tǒng)證明了其信號肽具有分泌功能;

4、同時通過觀察其在侵染大豆時的定位，發(fā)現(xiàn)PsCRN78在侵染時向吸器聚集，進一步說明了PsCRN78具有分泌功能。
　　效應分子PsCRN78的毒性作用機制分析。通過PEG介導的疫霉轉(zhuǎn)化技術獲得了兩個沉默PsCRN78基因的轉(zhuǎn)化子。轉(zhuǎn)化子致病性檢測的結(jié)果表明，沉默PsCRN78能夠降低大豆疫霉的致病性;進一步通過在煙草葉片瞬時表達及在擬南芥中穩(wěn)定過表達PsCRN78基因，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因葉片及植株對病原菌的抗性減弱。這表明PsCRN78在

5、大豆疫霉致病過程中起到幫助病原菌侵染的作用，并且可能具有抑制寄主植物防衛(wèi)反應的功能。通過觀察PsCRN78的定位，發(fā)現(xiàn)PsCRN78在細胞膜和細胞核上均有定位，并且膜定位對于PsCRN78發(fā)揮毒性功能至關重要。將通過生物信息學預測的PsCRN78激酶活性位點EDR突變?yōu)锳。在本氏煙中瞬時表達PsCRN78-EDRm，發(fā)現(xiàn)PsCRN78-EDRm的定位沒有發(fā)生改變，但是抑制寄主植物防衛(wèi)反應的功能卻喪失了，表明PsCRN78的激酶活性與其抑