一氧化氮（NO）在擬南芥抗病信號途徑中的調控機理.pdf

1、一氧化氮(NO)是迄今發(fā)現(xiàn)的自然界中十個最小的化學分子之一,是一種易擴散的生物活性分子。NO在原生動物、細菌、酵母、動物和人體的作用機制已有大量研究。NO不僅在人體和哺乳動物的血管松弛、神經(jīng)傳導以及先天性免疫反應等動物生理代謝過程中是一種關鍵的信號分子,而且被認為是一種新的植物生長調節(jié)物質參與植物的生長發(fā)育。研究者發(fā)現(xiàn)NO在植物的抗病防御反應中也發(fā)揮著重要作用。 目前NO藥物學的作用在植物抗病反應中已有較多報道。然而,NO與SA

2、、JA和ET植物激素相互作用如何調節(jié)植物抗病性的分子機制不清楚。本論文將利用已獲得的多種突變體材料,采用反向遺傳學,分子生物學和藥物學等技術,重點解析NO與SA、JA和ET互作在植物抗病分子機制中作用。 實驗研究結果表明： (1)半定量RT-PCR分析發(fā)現(xiàn)NO含量升高的突變體cue1植株中組成型地表達抗病相關基因PR1和PDF1.2。在cue1中SA的含量大幅上升,細菌病原計數(shù)實驗表明cue1對Pseudomonas s

3、yringae pv. macicola ES4326具有一定的抗性。用不同濃度NO供體SNP處理WT(Col),PR1和PDF1.2基因的表達與SNP的濃度有一定的依賴性。在cue1npr1和cue1nahG雙突變體中,植株葉片NO含量與cue1基本一樣,但是PR1基因的表達完全受到抑制,并且對P.s.m. ES4326表現(xiàn)出完全的感病。這些實驗表明NO對抗病基因PR1的誘導是通過SA和NPR1來完成的。 (2)外源NO供體S

4、NP處理乙烯不敏感突變體ein2和ein3不能誘導PDF1.2的表達,而處理茉莉酸不敏感突變體jar1卻能誘導PDF1.2的表達。半定量RT-PCR結果顯示,雙突變體cue1jar1不能阻斷PDF1.2的表達,而雙突變體cue1ein2卻阻斷了PDF1.2的表達。熒光染料DAF-2DA對雙突變體cue1ein2和cue1jar1染色發(fā)現(xiàn)NO含量和cue1的基本一樣。細菌病原計數(shù)實驗表明cue1ein2和cue1jar1對P.s.m。ES

5、4326都具有抗性。雙突變體cue1ein2表現(xiàn)出晚花現(xiàn)象,而cue1jar1依舊與jar1同樣表現(xiàn)為早花。由此可見,NO對抗病相關基因PDF1.2表達的影響是通過EIN2來起作用,而不是JAR1,但是對ein2和jar1開花影響的機制可能完全不一樣。 (3)SNP處理突變體eds1和eds5,結果表明對抗病基因PDF1.2和PR1表達的影響和WT基本上一樣,但是NO對eds1和eds5的葉片的發(fā)育有更重要的影響,當SNP的濃度

6、高于20 μM時,它們的葉片幾乎全部都出現(xiàn)網(wǎng)狀葉脈。因此,NO在EDS1和EDS5的上游起作用的可能性不大,卻對它們的葉片發(fā)育過程有重要的作用。 本論文初步通過反向遺傳學,分子生物學和藥物學的方法揭示了NO對抗病信號途徑SA途徑和JA/ET途徑的調控作用。NO對SA抗病信號途徑的標志基因PR1的表達調控主要是通過SA和NPR1來實現(xiàn)的,而對JA/ET抗病信號途徑的標志基因PDF1.2的表達調控是通過EIN2和EIN3來完成的,而