植物水通道蛋白PIP与水稻白叶枯病菌harpin蛋白Hpa1的互作关系研究

摘要

革兰氏阴性植物病原细菌产生的harpin蛋白质具有毒性因子的作用，还可以诱导植物的多种有益效应。体外施用harpin可以启动植物信号传导的不同通路，从而促进植物生长、诱导抗病性或耐旱能力。研究表明这些功能取决于植物细胞外膜上的感受因子对harpin蛋白的识别作用以及分子互作。水稻白叶枯病菌产生的harpin蛋白质Hpa1可以与水稻细胞外膜上的水通道蛋白质OsPIP1;3发生互作，但这一互作的分子基础还不清楚。因此，我们通过片段缺失和定点突变的方法，产生了OsPIP1;3的变异本。使用膜酵母双杂交进行分析，证明Hpa1能与OsPIP1;3互作，将OsPIP1;3的一个胞外序列(connecting loop E)及OsPIP1;3的第六个跨膜区域(TM6)删除，互作不能发生。进一步分析结果表明，位于loopE以及位于TM6的246～279位氨基酸对OsPIP1;3的互作起重要作用。对276～279位氨基酸进行替换，OsPIP1;3与Hpa1互作便不再发生。这些结果说明，OsPIP1;3序列上的loop E和TM6上的氨基酸对OsPIP1;3-Hpa1互作有重要影响。
　　本实验室前期研究发现拟南芥水通道蛋白AtPIP1;4能够与Hpa1在植物细胞膜上发生互作且Hpa1能够促拟南芥生长。本文进一步研究发现AtPIP1;4蛋白质对拟南芥的生长具有正向促进作用。通过测量发现在atpip1;4突变体植株中，净光合速率(AN)以及叶肉细胞对CO2导度(gm)均明显低于野生型(WT)植株，而在其回补植株中AN和gm能够恢复到野生型水平，在其过表达植株中则显著提高。这说明AtPIP1;4是通过提高CO2的跨膜转运从而作用于植物的光合作用。研究同时发现AtPIP1;4-Hpa1蛋白质互作使拟南芥植株的AN和gm明显提高，表明Hpa1促进植物生长的作用可能是通过其与AtPIP1;4的互作从而促进CO2的跨膜转运、增强光合作用来实现的。实验同时对AtPIP1;4与多种harpins蛋白质的互作关系做了探究，通过膜酵母双杂交分析表明除Hpa1外，其他的harpins蛋白质不与AtPIP1;4发生互作，说明Hpa1与AtPIP1;4的互作可能是Hpa1所特有的。

目录

声明

摘要

第一部分 文献综述

第一章 水通道蛋白概述

1 水通道蛋白的发现

2 水通道蛋白的结构特征

3 植物水通道蛋白的分类

4 植物水通道蛋白的功能

5 PIPs蛋白质的生理与病理效应

第二章 Harpin的分子遗传学特性及其生物功能

1 革兰氏阴性菌Ⅲ型分泌系统

2 Harpin蛋白的基因特点及蛋白特征

3 Harpin蛋白的生理功能

第二部分 研究报告

第一章 水通道蛋白质OsPIP1；3与harpin蛋白Hpa1互作关系研究

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

第二章 AtPIP1；4及其与Hpa1蛋白互作对拟南芥光合作用的影响

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间完成的论文

致谢