拟南芥Importin--β1介导EIN2进入细胞核与抗蚜作用

摘要

乙烯气体对于植物许多发育过程和应激反应是必需的。乙烯信号通路对抵御病原菌和害虫侵染有重要作用。在模式植物拟南芥中，乙烯通路最上游是由一个多基因家族编码5个受体ETR1,ETR2,ERS1,ERS2和EIN4。在没有乙烯存在的条件下,受体和CTR1结合能够协同抑制下游乙烯信号。在负调控因子下游是乙烯信号的正调控因子EIN2。EIN2是一类大的跨膜蛋白并定位于内质网膜上。EIN2的N端与金属离子通道蛋白在结构上具有相似性;C末端(CEND)具有核定位结构域，但是EIN2CEND与已知蛋白的同源性都较低，推测具有功能上的独特性。而在拟南芥植株中单独表达EIN2CEND则可引起乙烯下游的应答。EIN2是乙烯信号通路的中心成分，在植物生长发育和防卫反应中有重要意义。当植物受到外界生物及非生物胁迫时，EIN2能够参与到不同的调控进程，以达到抵御胁迫的作用。但是EIN2的核输入载体仍然是未知的。 Importin-β家族是一类真核生物中广泛分布的核质转运受体蛋白，负责细胞内大多数蛋白质和RNA的跨核膜运输。大多数Importin-β家族成员可以直接识别底物的亚细胞定位信号，也可以使用接头蛋白来识别和结合特定的底物。 EIN2蛋白非常重要，但是其核输入载体一直未找到。本研究旨在确定EIN2的核输入载体。这对于今后研究EIN2有着十分重要的意义。同时研究核输入载体Importinβ-1在韧皮部防卫反应的调控过程，并应用到小麦模式中，有望阐明抗蚜的关键机制和分子机理，具有重要的现实意义。 1.核输入载体Importin-β1介导EIN2进入细胞核 本实验中，根据前人对拟南芥表型等方面的筛选，推测EIN2的核输入载体可能为Importin-β1，通过酵母双杂交、亚细胞定位实验、BiFC实验进行研究。研究结果发现，Importin-β1可以与EIN2CEND互作，在核输入载体Importin-β1存在的条件下，细胞核内的EIN2含量明显提高。 2.Importin-β1调控拟南芥韧皮部防卫反应 本实验中，对野生型拟南芥植株和Importin-β1突变体CS817444植株上定殖的桃蚜进行取食偏好和繁殖率趋避率进行统计，研究结果显示，突变体植株上的桃蚜其取食偏好和繁殖率均有所提高。EPG波形图分析显示，突变体植株中桃蚜在韧皮部的取食时间和次数增加。在倒置显微镜下观察发现突变体植株叶片胼胝质沉积减少，减少了桃蚜取食危害植株的阻碍。同时，检测韧皮部防卫相关的编码韧皮部凝集素蛋白基因PP2-A1，PP2-A2以及编码葡聚糖合酶基因GSL2，GSL10，GSL12的表达水平，检测结果显示突变体植株中PP2-A1，PP2-A2及GSL2，GSL10，GSL12的表达降低，说明Importin-β1参与了拟南芥韧皮部的抗蚜调控，EIN2基因和乙烯信号途径在抗虫方面起到重要作用。为了验证EIN2基因和乙烯信号途径的抗虫功能在小麦模式中是否适用。在分别沉默抗虫基因Ta MYB19，TaMYB29及TaMYB44的植株上使用乙烯抑制剂后，沉默小麦中EIN2基因的表达水平受到影响，韧皮部防卫相关的基因Hfr-1和Wci-1以及GSL2，GSL10，GSL12的表达明显降低。进一步说明Ta MYB19，TaMYB29及TaMYB44通过与乙烯信号通路互作，共同调控小麦的韧皮部防卫反应，最终达到抗蚜的目的。

目录

声明

摘要

缩略语

上篇文献综述

1乙烯信号通路研究进展

2乙烯信号途径关键基因剧M研究进展

3 MYB转录因子

4桃蚜与拟南芥的互作模式

5桃蚜取食诱导的拟南芥韧皮部防卫反应的调控机制

第二章核输入载体Importin-β的研究进展

1核输入载体Importin-β家族成员及其结构特点

2核输入载体介导的蛋白质入核机制

下篇研究报告

第一章核输入载体Importin-β1能够介导EIN2进入细胞核

1材料与方法

2结果分析

3讨论

第二章Importin-β1调控拟南芥韧皮部防卫反应

1材料与方法

2结果分析

3讨论

全文总结

攻读硕士期间发表的学术论文

参考文献

致谢