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豆科植物与根瘤菌共生形成根瘤本身是对宿主植物有利的一种关系,但是根瘤的数量如果超出一定的限度,就会打破植物体内氮的平衡和干扰能量的合理分配。模式豆科植物百脉根中Har1基因的突变体表现出超结瘤表型,而这一表型同时也导致了植株瘦弱、根系短小不发达。但是,百脉根野生型植株则可以合理的调控共生生长和营养生长的平衡。植株嫁接实验证实植物体内这一平衡的控制是通过一种远程信号调节机制来维持完成的。本研究主要从以下几个方面展开: 1、利用RT-PCR从百脉根中克隆出超结瘤基因Har1的DNA片段,并将编码蛋白激酶结构域片段克隆到酵母双杂交载体pGBKT7上,诱饵质粒转化酵母菌株Y187并筛选百脉根cDNA文库,最终筛选得到54个与Har1-PK相互作用的阳性克隆。 2、通过酵母双杂重复验证和DNA序列测定及BLAST分析,鉴定出与Har1相互作用的蛋白包括:肌动蛋白解聚因子ADF、Bet-v1-like超家族蛋白、AAT天冬氨酸转运超家族蛋白、磷酸酶家族蛋白和葡聚糖水解酶等蛋白。其中有3个阳性克隆都编码肌动蛋白解聚因子ADF,命名为LjADF。ADF同源比对分析和系统进化树分析发现,其在豆科植物中同源性较高且结构保守,可能与其在豆科植物中行使特异性的共生功能相关。 3、经酵母双杂交验证两者的相互作用。在大肠杆菌中分别表达和纯化Har1-PK和LjADF融合蛋白做体外pull-down实验,酵母体内和体外蛋白相互作用研究表明,Har1激酶结构域与LjADF有相互作用且Har1-PK与LjADF的C端作用较强,而与全长ADF作用较弱。 4、半定量RT-PCR分析LjADF在百脉根各组织中各个时期的表达发现,其受根瘤菌侵染刺激表达量激增,而后又迅速下降维持在一个较低水平。推测其可能与结瘤早期胞内应答相关。RNAi干扰试验证实,当LjADF基因的表达被RNAi沉默后,结瘤数较对照组有减少趋势,说明该基因在结瘤过程中发挥着重要的作用。