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本实验室前期工作证明,胼胝质在胞间连丝上沉积是大豆[Glycine max(L.)Merr.]抵抗大豆花叶病毒(Soybean mosaic virus,SMV)进行胞间转移的关键因素,并通过药物学试验进一步证明一氧化氮(Nitric oxide,NO)作为重要的信号分子对胼胝质的沉积有一定调控作用。因此我们有理由相信NO在大豆抵抗SMV过程中扮演重要角色。本试验选取大豆品种‘冀豆7号’与SMV株系SC-8组成亲和组合(J7×SC-8),与SMV株系N3组成不亲和组合(J7×N3),结合多种药物学试验和病毒接种试验,以抗病毒通路的源头NO信号作为研究对象,从转录水平和蛋白水平初步探讨大豆在抵抗SMV过程中NO信号通路的作用机制。通过试验发现NO信号通过调控胼胝质合酶(callose synathase,CalS)和胼胝质水解酶(β-1,3-glucanase,BG)表达水平,并通过S-亚硝基化(S-nitrosylation)作用调控胼胝质水解酶活性,从转录水平和蛋白水平对胼胝质积累进行多重调控,进而通过胼胝质在胞间连丝上的积累阻断SMV的胞间扩散。 本研究主要获得以下试验结果: 1、转录组数据显示,在接种病毒前单纯的药物学处理清除掉NO信号,对植物病原互作(Plant-pathogen interaction)和激素信号转导(Plant hormone signal transduction)通路上很多基因已经产生了重要调控作用。接种后4h,差异表达基因主要富集在剪接体(Spliceosome)和内吞作用(endocytosis),说明大豆在感受到病毒侵染后首先为启动转录本的剪切拼接做好了准备工作并启动了内吞作用。内吞作用可将表面受体运输到胞内,在PTI(PAMP-triggered immunity)反应中发挥重要作用。在接种后12h、24h和48h,差异表达基因在植物病原互作通路上有较多的富集,同时很多被富集到代谢(metabolic)和次级代谢合成(Biosynthesis of secondary metabolites)通路上,说明在这一阶段大豆已经全面启动了病毒防御机制。 2、转录组数据和实时定量结果显示,在不亲和组合中,NO信号能够促进胼胝质合酶基因的表达,而抑制胼胝质水解酶基因的表达,S-亚硝基化水平检测显示不亲和组合比亲和组合S-亚硝基化水平更高。同时质谱鉴定结果显示,在蛋白水平上胼胝质水解酶恰恰是S-亚硝基化靶蛋白。揭示了胼胝质水解酶在转录水平和蛋白水平受到NO信号调控。 3、单独注射细胞内NO供体GSNO就能够诱导胼胝质产生。胼胝质水解酶作为S-亚硝基化的靶蛋白,其活性检测试验证明施加S-亚硝基化抑制剂DTT能够增强胼胝质水解酶活性,而施加GSNO能够降低其酶活性,说明胼胝质水解酶的活性受到S-亚硝基化状态调控。