擬南芥小分子多肽IDL6調(diào)控免疫和發(fā)育的分子機(jī)制.pdf

1、植物內(nèi)源小分子多肽作為一類新的激素逐漸被人們所認(rèn)識(shí)，并在調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育和響應(yīng)外界脅迫等生理過程中發(fā)揮重要作用，因此，對(duì)多肽類激素參與的調(diào)控功能和分子機(jī)理進(jìn)行研究，具有重要的意義。本研究通過分析細(xì)菌鞭毛蛋白N端可以觸發(fā)植物天然免疫的22個(gè)氨基酸的小肽(flg22)誘導(dǎo)的基因芯片數(shù)據(jù)，鑒定出了多個(gè)能夠被flg22誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)的小分子多肽前體基因。其中，一個(gè)功能未知的基因IDL6(IDA Like6，At5g05300)在同源比對(duì)分析上屬于

2、IDA基因家族6個(gè)成員中的一個(gè)。序列分析顯示，IDA家族蛋白多肽為分泌肽，其N端具有信號(hào)肽，在C端為保守的包含約18個(gè)氨基酸的序列。信號(hào)肽和保守區(qū)之間為序列保守性低的可變區(qū)。
　　通過病原菌Pst DC3000誘導(dǎo)發(fā)現(xiàn)，IDL6同樣能夠被顯著誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)，IDL6轉(zhuǎn)錄受到flg22和病原菌的誘導(dǎo)，預(yù)示著該基因參與植物免疫反應(yīng)，為了分析IDL6執(zhí)行的具體生理功能，我們首先對(duì)IDL6的表達(dá)模式進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示，IDL6在擬南芥中具

3、有廣泛的表達(dá)，尤其在葉片中表達(dá)量更高。為了進(jìn)一步研究IDL6的功能，我們構(gòu)建了IDL6的過表達(dá)株系和RNA干擾株系。通過細(xì)菌生長實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，IDL6過表達(dá)株系對(duì)Pst DC3000的抗性減弱，IDL6的RNA干擾株系對(duì)Pst DC3000的抗性增強(qiáng)。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，IDL6能夠誘導(dǎo)多聚半乳糖醛酸酶基因ADPG2的表達(dá)，從而增加半乳糖醛酸酶的活性，降低了葉片細(xì)胞壁中果膠含量，也降低了葉片強(qiáng)度，減弱了細(xì)胞壁在免疫過程中的防御作用。ADPG2

4、過表達(dá)株系減弱了對(duì)Pst DC3000的抗性，而adpg2突變體增加了對(duì)PstDC3000的抗性。通過Pst DC3000誘導(dǎo)發(fā)現(xiàn)，ADPG2能夠被病原菌誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)，且這一過程受HAE/H SL2的影響。綜上所述，IDL6-HAE/HSL2信號(hào)通路能夠降低細(xì)胞壁的果膠含量影響細(xì)胞壁，從而降低擬南芥對(duì)PstDC3000的抗性，而Pst DC3000能夠通過控制IDL6-HAE/HSL2-ADPG2信號(hào)通路從而增強(qiáng)自身的感染能力。

5、　　多肽類激素不僅在調(diào)控植物免疫信號(hào)中起作用，在影響植物生長發(fā)育的過程中也扮演著重要的角色。相關(guān)研究已經(jīng)證明IDA多肽能夠影響側(cè)根的發(fā)育。在我們的研究中，我們發(fā)現(xiàn)IDL6能夠抑制擬南芥的主根伸長。通過研究分析發(fā)現(xiàn)，在IDL6OE轉(zhuǎn)基因株系中，分生區(qū)的大小相對(duì)于野生型明顯的減小，而IDL6KD和過表達(dá)株系相反，說明IDL6能夠通過抑制分生區(qū)的正常發(fā)育而影響根的生長，而且這一生理功能同樣依賴于受體HAE和HSL2。通過生長素標(biāo)記DR5rev

6、∶GFP和pCYCB1;1∶GUS顯示，分生區(qū)部位的生長素信號(hào)減弱，細(xì)胞分裂活性降低。另一方面，與細(xì)胞分化相關(guān)的基因SHY2在過表達(dá)株系中顯著的被誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)。綜上所述，IDL6通過影響生長素和細(xì)胞分裂素信號(hào)通路，從而影響了根尖分生區(qū)細(xì)胞的分裂和分化過程，進(jìn)而影響了擬南芥根的生長發(fā)育。
　　綜上所述，IDL6作為一個(gè)小分子多肽調(diào)控因子，一方面能夠通過受體HAE和HSL2影響細(xì)胞壁中果膠含量的變化來影響細(xì)胞壁的重建過程，進(jìn)而調(diào)控?cái)M南