论文部分内容阅读
植物病害影响农作物的产量和品质，对农业生产和粮食安全构成严重威胁。白粉菌作为一种活体营养型真菌能够侵染多种植物，包括许多重要的粮食作物和经济作物，例如小麦、大麦和葡萄等，造成减产等严重的经济损失。
拟南芥-白粉菌互作系统为我们提供了一个研究植物-病原菌相互作用的模式系统。许多拟南芥白粉病抗性基因和抗病相关基因相继被鉴定和克隆出来，EDR2(ENHANCED DISEASE RESISATNCE2)即是其中之一。edr2突变体植株表现出对白粉病增强的抗性和白粉菌诱导的细胞死亡。edr2介导的植物抗病性依赖于水杨酸信号通路，而不依赖于乙烯、茉莉酸途径。EDR2编码一个具有PH结构域、START结构域和未知功能的DUF1336结构域的蛋白，然而EDR2如何调控植物抗病反应还不清楚。
本论文采用遗传学、细胞生物学和生物信息学等方法，研究EDR2的亚细胞定位，鉴定edr2介导的抗病信号通路中的新组分，分析edr2突变体的表达谱，以进一步解释EDR2在抗病反应中的功能和作用。
EDR2蛋白定位于质膜和内膜系统。在受到白粉菌侵染时，EDR2蛋白在受侵染部位聚集，暗示EDR2参与囊泡运输。在细胞内EDR2是以布雷菲尔德菌素(BrefeldinA，BFA)敏感的囊泡形式进行转运的，和囊泡运输中的关键因子MIN7可能存在某种相关性。与edr2类似，min7突变体也表现出增强的白粉病抗性，而且min7突变能增强edr2对白粉菌的抗性。尽管edr2突变体和min7突变体在正常生长条件下表现与野生型相似，edr2 min7双突变体出现矮化的表型，表明edr2和min7具有加性效应。为了解析EDR2的功能，我们还对EDR2各个结构域的定位进行了研究。我们发现PH结构域定位于细胞核；而START和DUF1336结构域在细胞内点状分布，可能存在于胞内某种内含体或细胞器中；EDR2缺失PH结构域的蛋白的定位与START和DUF1336结构域相似。三个结构域的定位都与全长的EDR2蛋白的定位不同，说明EDR2的定位并非依赖于某个结构域，而是由不同结构域共同决定的。
为了鉴定edr2介导的抗病信号通路中的组分，我们进行了抑制子突变体的筛选，得到多个抑制子突变体。这些抑制子在过氧化氢积累、胼胝质沉积、PR基因表达等方面都能回复野生型的水平。通过图位克隆，我们发现这些抑制子突变分别为PAD4、NPR1和ALD1的等位突变体。
为了进一步研究edr2介导的白粉病抗性，我们还进行了edr2突变体的表达谱分析，得到相对于野生型的差异表达基因，这其中包括许多抗病相关蛋白的编码基因。通过分析，我们挑选了17个显著差异表达的基因，获得了功能缺失的突变体，并进行表型分析，发现其中2个突变体对白粉菌表现出不同于野生型的抗性水半，这两个突变体对应的基因分别是AT1G11860和AT4G00700，表明这两个基因可能参与白粉病抗性。