Hpa1Xoo-N21多肽的應(yīng)用及其脅迫下抗病機制研究.pdf

1、水稻白葉枯病菌harpin蛋白Hpa1XooN端的卷曲螺旋(CC)結(jié)構(gòu)域多肽N21能誘導(dǎo)煙草產(chǎn)生過敏性壞死反應(yīng)HR(hypersensitive response)，是harpin蛋白重要的功能結(jié)構(gòu)單元。因此，進一步研究該多肽在植物上的應(yīng)用效果和機制，將為全面理解harpin蛋白和應(yīng)用這類蛋白或多肽奠定基礎(chǔ)。本文通過體外施用N21多肽，研究了其在促生、抗病、抗旱等方面的應(yīng)用效果，同時利用煙草cDNA微陣列芯片測定了干旱和TMV(toba

2、cco mosaic virus)脅迫條件下轉(zhuǎn)N21基因煙草的轉(zhuǎn)錄表達譜，通過兩兩比較分析了不同信號通路和抗病防衛(wèi)相關(guān)基因的表達情況，進而了解N21引發(fā)有益表型的分子機制。
　　N21多肽能顯著促進植物生長，N21多肽（40μg/mL）能增加番茄、辣椒、黃瓜、甜瓜和小麥植株的株高，與對照相比株高分別增加了12.35％、29.43％、20.94％、7.00％和12.42％，N21處理植株的根長與對照相比增加了11.70％、24.80

3、％、51.42％、11.72％和4.88％。同時，處理株的根的分蘗數(shù)和葉片數(shù)也顯著多于對照株。N21多肽也能提高植物的抗病性，體外試驗表明N21處理番茄、草莓和桃等果實，能推遲番茄、草莓灰霉病和桃褐腐病的發(fā)病時間，病害嚴重度減輕，對番茄灰霉病、草莓灰霉病和桃褐腐病的防效分別為80％、80％、和75％，與化學(xué)農(nóng)藥處理的效果相當(dāng)。N21多肽還能增強植物的抗旱性，干旱脅迫(PEG)2d后，對照組煙草大部分葉片出現(xiàn)了明顯的不可逆萎蔫癥狀，而N2

4、1噴施的煙草生長正常，只是下部個別葉片出現(xiàn)了較輕的萎蔫癥狀。這些結(jié)果均說明體外施用N21多肽具有促生長、抗病、抗旱等效果。
　　利用芯片進行了TMV和干旱(PEG)脅迫下轉(zhuǎn)N21基因煙草和未轉(zhuǎn)基因親本煙草(CK)兩兩間六對轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)比較與分析，以3倍表達差異為標(biāo)準(zhǔn)（ratio＞3.0或ratio＜0.33），接種TMV的親本煙草和親本煙草[CK(TMV) vs CK]相比，上調(diào)表達的基因有1768個，下調(diào)表達的基因有2273個;接

5、種TMV的轉(zhuǎn)N21基因煙草和轉(zhuǎn)N21基因煙草[N21(TMV)vs N21]相比，1813個基因上調(diào)，1840個下調(diào)基因;接種TMV的轉(zhuǎn)N21基因煙草和接種TMV的親本煙草[N21(TMV) vs CK(TMV)]相比，928個基因上調(diào)，895個基因下調(diào);PEG處理的親本煙草和親本煙草[CK(PEG) vsCK]相比，上調(diào)基因1704，下調(diào)基因2817;PEG處理的轉(zhuǎn)N21基因煙草和轉(zhuǎn)N21基因煙草[N21(PEG) vsN21]相比，

6、2019個上調(diào)基因和2763個下調(diào)基因;PEG處理的轉(zhuǎn)N21基因煙草和PEG處理的親本煙草[N21(PEG) vsCK(PEG)]相比分別有517個基因上調(diào)表達和565個基因下調(diào)表達。
　　著重分別分析了CK(TMV) vs CK、N21(TMV) vs N21、N21(TMV) vs CK(TMV)間的相關(guān)信號通路及與抗病性相關(guān)基因的表達情況。(1) CK(TMV)與CK相比，發(fā)現(xiàn)120個與抗病性相關(guān)的基因差異表達，上調(diào)基因48

7、個，下調(diào)基因72個。與ABA信號通路相關(guān)的差異表達基因有29個;與JA信號通路相關(guān)的差異表達基因35個;ET信號通路13個;SA信號通路8個;鈣信號調(diào)節(jié)相關(guān)的差異基因有6個;另外，還有與PR蛋白相關(guān)的差異表達基因6個。(2) N21(TMV)與N21比較，抗病相關(guān)差異表達基因82個。其中，49個上調(diào)，33個下調(diào)表達。與ABA相關(guān)有17個，JA相關(guān)27個，ET相關(guān)10個，SA相關(guān)3個，鈣信號相關(guān)23個，PR相關(guān)2個。(3) N21(TMV