马铃薯应答疮痂病致病毒素Thaxtomin A的分子机理初探

• 作 者: 郝辽洋
• 出 处: 宁夏大学
• 发表日期: 2020年02期
• 关键词: 马铃薯 疮痂病 Thaxtomin A 分子机制

本论文利用同位素标记相对和绝对定量(isobaric Tags for Relative and Absolute Quantification,iTRAQ)技术,研究了马铃薯疮痂病致病毒素Thaxtomin A(TA)处理后马铃薯叶片蛋白组的变化情况,尝试解析马铃薯响应TA毒害的分子机制。论文的创新点是利用蛋白质组学研究方法,首次从受到TA毒害的叶片中鉴定到大量参与氧化还原途径的蛋白,进而通过实验发现TA伤害能诱发植物体产生大量活性氧分子(Reactive Oxygen Species,ROS),表明ROS可能在马铃薯疮痂病的致病过程中起着至关重要作用,具体论文结果如下:1、马铃薯-TA互作研究系统的建立。利用薄层层析方法从疮痂病菌成功地分离到高纯度的TA,进而采用不同浓度的TA处理马铃薯和拟南芥叶片,寻找合理的实验浓度阈值。研究结果表明,用1OμMTA处理植物叶片24小时,能有效诱导植物对毒素反应,而不至于导致叶片死亡。2、基于iTRAQ技术和生物信息学分析,研究TA处理对马铃薯叶片蛋白组的影响。通过比较TA处理和对照的蛋白组,鉴定到132个有显著表达差异的蛋白,对差异蛋白的功能注释、聚类及代谢途径分析等表明,差异表达的蛋白多为逆境和防御过程相关蛋白,其中抗氧化胁迫是最主要的一类差异蛋白,约占25%。3、对部分编码差异蛋白的基因表达及ROS检测。对鉴定到的编码差异蛋白的基因进行qRT-PCR检测,验证其是否与蛋白组数据相符,同时对TA处理后的叶片进行过氧化氢(H202)含量、氧化还原酶活性检测等生理实验,以了解TA对ROS过程的影响。研究结果表明,iTRAQ蛋白组鉴定到抗病、ROS相关等差异蛋白,其编码基因的表达情况与蛋白组数据基本一致;生理实验证实TA处理致使叶片细胞内H202含量增加和氧化还原酶活性提高;利用同样的方法检测了野生型(Col-0)和ROS突变体rbohD拟南芥突变体叶片对TA处理的反应。结果发现,TA处理后,rbohD突变体H202增加量显著低于野生型叶片。因此,推测以H202为代表的活性氧分子在TA毒害植物细胞过程起着重要作用。根据上述实验结果,推测疮痂病侵害马铃薯时,病原菌分泌的毒素TA可以诱发植物活性氧水平上调,从而影响作物正常的生长发育过程。