番茄中的兩個MAPKs和擬南芥中的一個MAPKKK在抗性反應(yīng)調(diào)控中的功能分析.pdf

1、植物促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)是一類存在于各種真核生物體中的絲氨酸/蘇氨酸型蛋白激酶。他與其他一些信號分子組成MAPK級聯(lián)信號通路，接受外界刺激信號，將信號傳入細(xì)胞內(nèi)，影響特定基因的表達(dá)，從而在植物的生長、發(fā)育、分化、凋亡，生物抗性及非生物抗性等多方面起著重要的作用。在眾多植物中，擬南芥中MAPKs的功能研究的最為詳細(xì)，尤其是在環(huán)境脅迫和激素調(diào)控應(yīng)答中的作用。在已完

2、成的擬南芥全基因組測序工作中就已經(jīng)鑒定出20種MAPK，10種MKK和60種MKKK。但是大多數(shù)研究的重心還是集中在MAPK和MKK上。在本研究中，我們將對番茄的2個MAPK基因SlMPK4和SlMPK6和擬南芥中的MKKK基因raf43在生物脅迫和非生物脅迫中的功能進(jìn)行研究。
　　 目前，通過與擬南芥序列的比對，人們在番茄中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了16個MAPKs。本課題研究了番茄中的兩個MAPK基因SLMPK4和SLMPK6在生物脅迫和非

3、生物脅迫上的作用。研究結(jié)果表明，當(dāng)用灰霉菌(Botrytis cinerea)處理番茄后，SlMPK4的轉(zhuǎn)錄活性得到了提高。當(dāng)用VIGS的方法沉默番茄植株(TRV-SLMPK4)的SlMPK4基因后增強了番茄植株對灰霉病菌的感病性。同樣的，SlMPK6基因被沉默后，與對照相比也表現(xiàn)出對灰霉病菌更加感病的表型。此外，研究還發(fā)現(xiàn)與對照相比，TRV-SlMPK4的抗旱能力也得到了增強。在擬南芥中與番茄SlMPK4和SlMPK6同源的的基因是A

4、tMPK4，雖然人們對AtMPK4的功能已有所了解，但是對AtMPK4在抗病中的作用還未知。所以，我們構(gòu)建了地塞美松誘導(dǎo)型AtMPK4的基因敲除載體pINDEX3-AtMPK4，并將其轉(zhuǎn)入擬南芥植株得到pINDEX3-AtMPK4突變體植株，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用灰霉病菌處理時，pINDEX3-AtMPK4突變體比對照植株更加感病，而且有趣的是，pINDEX3-AtMPK4植株與對照植株相比，增強了對干旱脅迫的抗性，表明AtMPK4在擬南芥中負(fù)

5、調(diào)控植物的抗旱性。以上結(jié)果我們又在使用定量PCR的方法分析AtMPK4在被灰霉病菌、干旱脅迫和茉莉酸(JA)處理后基因的表達(dá)情況，以及抗病相關(guān)基因SlPR1a和SlPR1b的表達(dá)情況時所進(jìn)一步得到證實。以上結(jié)果均表明，SlMPK4和SlMPK6在番茄的抗病和干旱脅迫下扮演者重要的角色。
　　 研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥基因組編碼了60個MAPKKKs，而且這些基因在植物的生長發(fā)育和抗性脅迫上都起著非常重要的作用。這些基因可以被分成了2個組

6、：MEKK類型和Raf-like。其中對擬南芥中的Raf-like激酶的功能還知之甚少，只有少數(shù)被報道在脅迫反應(yīng)上有一定的作用，包括CTR1(constitutive triple response)，MAPKKK EDR1(enhanceddisease resistance1)，group B Raf-like kinase At1g73660，group C ATN1。在本研究中，我們克隆并鑒定了一個擬南芥Raf-like家族激酶

7、基因raf43。基因表達(dá)譜分析表明它參與了植物早期的抗性反應(yīng)。Raf43的擬南芥T-DNA敲除突變體與對照相比表現(xiàn)出了對各種脅迫，如活性氧、干旱脅迫、鹽脅迫，的更加敏感性。但是，有趣的是，過表達(dá)raf43的擬南芥植株只是表現(xiàn)出了對methyl Viologen(MV)的更高抗性和對干旱脅迫的敏感性。在對其他脅迫的的反應(yīng)上，如滲透脅迫、激素ABA處理以及鹽脅迫，與對照幾乎沒有區(qū)別。此外，通過酵母雙雜交的方法，我們還發(fā)現(xiàn)raf43并不能與擬