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一年生草本植物受到病原菌侵染时,体内的水杨酸甲基转移酶(salicylic acid methyltransferase,SAMT)基因能将植物侵染部位产生的水杨酸(salicylicacid,SA)转化为水杨酸甲酯(methyl salicylate,MeSA),部分MeSA挥发到空气中,在植物的未侵染部位通过水杨酸结合蛋白2(salicylic acid-binding protein 2,SABP2)再次转化为SA,这一过程在SA信号转导和植物系统获得抗性(systemic acquired resistance,SAR)中起着重要作用。而多年生木本植物中SAMT和SABP2基因的功能还有待进一步验证。本研究对SABP2和SAMT基因在杨树与溃疡病菌(Botryosphaeria dothidea)互作中的功能进行了研究,首先对该两个基因进行了克隆和遗传转化,并对转基因苗木抗性进行了接种验证分析,结果如下:84K杨SABP2基因ORF全长cDNA序列789 bp,编码263个氨基酸。序列分析和比对显示84K杨SABP2基因与其他植物的相关序列同源性高达76%~98%。比对结果一定程度上也体现了SABP2在结构上的保守性。用生物信息学相关软件对其蛋白质功能进行预测,显示其可能具有中间代谢功能,属于α/β折叠水解酶家庭成员中的酯酶。84K杨SAMT基因的cDNA序列全长1095bp,开放阅读框1094bp,编码364个氨基酸;对该基因编码的蛋白的理化性质、疏水性、结构域、功能、二级结构及亚细胞定位等进行了生物信息学分析,结果显示:该基因位于细胞质中,属于甲基转移酶7家族,为亲水性蛋白。利用Gateway克隆技术,成功构建了SABP2和SAMT的超表达和RNAi载体,通过农杆菌介导的“叶盘转化法”获得了各自的转基因苗木,SABP2和SAMT超表达株系分别命名为OE-SABP2和OE-SAMT,SABP2和SAMT沉默株系分别命名为R-SABP2和R-SAMT,挑选合适的株系进行接种试验。接种结果表明:SAMT在杨树中与SA和MeSA密切相关,在接种部位和未接种部位均可以将SA转化为MeSA。OE-SAMT植株在接种病原菌B.dothidea后,接种期内,组织中SAMT和MeSA的变化趋势保持一致,接种后转基因植株与野生型相比组织中的MeSA含量和气化的MeSA均呈显著或极显著上升,同时SA含量显著降低;而R-SAMT植株则在接种后显著降低了植株组织中的MeSA含量,同时挥发到空气中的MeSA降低。SABP2在杨树中与SA和MeSA的关系同样密切相关,能在接种部位和未接种部位将MeSA转化为SA。OE-SABP2植株接种期间与野生型相比,接种部位组织中SA含量上升,而且接种期内各时间段挥发的MeSA和组织中的MeSA含量与野生型相比均显著或极显著下降,与前人研究认为SABP2能催化MeSA合成SA相一致。OE-SABP2杨树中MeSA的降低应是受SABP2的催化部分形成SA所致。OE-SABP2未接种部位MeSA与野生型相比显著降低,但SA的含量也显著降低,是由于接种部位挥发的MeSA较少,相应地在未接种部位转化的SA也较少有关。R-SABP2在接种后期SA的含量和野生型相比也显著降低。PR-1在杨树中不能作为获得SAR的标志,杨树中植株的抗病和感病和SA的含量关系更为密切。各株系在接种结束后,与对照相比,OE-SABP2植株接种结束后显示比野生型抗病与植株中存在SA的含量最高有关;OE-SAMT植株接种结束后没有野生型抗病是由于该植株中SAMT的高表达带动了PR-1的高表达,而PR-1高表达的植株一般更易感病,且PR-1是否抗病和病原菌的种类有关。R-SAMT植株和R-SABP2植株与野生型相比也更易感病,也与接种后PR-1大量上调表达有关。转基因植株在遗传转化过程中存在将某个基因超量表达或干扰后,引起其他基因表达改变的情况,试验中在OE-SAMT植株中更显著,SAMT在植株中的超量表达,接种前就使得PR-1响应SAMT的表达而大量上调表达,接种后也发现SAMT的大量上调表达带动了SABP2的大量上调表达。对试验中测定的相关基因的影响使得接种结束OE-SAMT植株变得比野生型更易感病,可能也与自身其他基因的改变有关。转基因植株中未发现SAMT和SABP2存在平衡制约关系,与前人推测接种后SAMT的高表达是由于接种点SA的升高对植株的毒害作用,需要通过SAMT将其中的一部分转化为MeSA从而挥发到空气中相矛盾。研究表明,接种后SAMT和SABP2基因的表达在杨树中和MeSA和SA的生物合成相关,接种B.dothidea后SAMT的超表达植株能显著提高挥发到空气中的MeSA和组织中MeSA的含量,同时降低SA在组织中的含量;而对其进行RNAi后则降低MeSA的合成,OE-SABP2也显著降低了MeSA的合成,提高了组织中SA的含量,植株抗病性提高。