苹果类受体激酶MdSOBIR1抵抗苹果真菌病害的机理初探

摘要

植物类受体激酶作为位于细胞膜上的最重要的一类植物免疫受体，在植物免疫中的作用被广泛研究，其中对类受体激酶SOBIR1（Suppressor of BIR1-1）和FLS2（Flagellin sensing 2）的研究较为深入。类受体激酶SOBIR1在拟南芥和番茄中研究较多，拟南芥中研究发现，SOBIR1和BAKI共同调控类受体蛋白AtRLP30介导的免疫反应；番茄中研究表明，SOBIR1能够与类受体蛋白Cf-4和Ve1形成蛋白复合体，参与免疫信号向胞内的传递，调控对病原真菌番茄叶霉病菌和棉花黄萎病菌的抗性。拟南芥中FLS2通过感应细菌N端22个保守性序列活性肽物质flg22，迅速与BAK1形成蛋白复合体向胞内传递免疫信号，引起植物一系列的抗病反应。然而近年来对水稻和葡萄中的FLS2研究发现它们与拟南芥FLS2在识别不同细菌的敏感性和引起的免疫反应方面存在差异。而目前国内外有关苹果类受体激酶SOBIR1和FLS2在抵抗苹果重要病害中的作用研究较少，因此，在本研究中以转苹果同源基因MdSOBIR1和MdFLS2的苹果愈伤组织和拟南芥为材料，研究了它们的编码蛋白质抗苹果主要病害的作用，研究结果如下： 1. 以‘富士’苹果果皮为材料克隆得到苹果SOBIR1基因并命名为MdSOBIR1。进化树分析表明苹果与拟南芥SOBIR1在不同进化树枝上，亲缘关系较远，表明两者可能存在基因功能进化上的差异；蛋白序列比对表明MdSOBIR1与拟南芥AtSOBIR1相似度为62.89%，具有信号肽区域、亮氨酸富含区域、跨膜区以及胞内激酶区，是典型的富含亮氨酸重复类受体激酶。 2. 通过转基因愈伤分离原生质体和烟草瞬时转化的方法进行MdSOBIR1-GFP荧光定位，发现MdSOBIR1定位在细胞膜上。 3. 超表达MdSOBIR1降低了愈伤组织对苹果轮纹病菌的抗性。超表达MdSOBIR1后促进轮纹病菌在苹果愈伤组织中的扩展，接菌后转基因愈伤总酚含量低于对照，并且几丁质酶基因MdChiB、病程相关基因MdPR2、MdPR5，以及乙稀合成基因MdACS4和MdACS1表达量均较对照明显降低，SA途径关键基因MdNPR1则无明显变化。而在拟南芥中异源超表达MdSOBIR1抑制了苹果轮纹病菌的扩展，与愈伤组织结果不一致，需要进一步试验验证。 4. 超表达MdSOBIR1提高了愈伤组织对苹果腐烂病菌的抗性。超表达MdSOBIR1明显抑制了腐烂病菌在愈伤组织中的扩展，接菌后转基因愈伤总酚含量、MAPK级联激酶活性均明显高于对照，几丁质酶基因MdChiB、病程相关基因MdPR2、MdPR5和SA 5. 信号转导途径关键基因MdNPR1表达量均明显升高。拟南芥中异源超表达MdSOBIR1明显抑制腐烂病菌的扩展并降低病菌侵染引起的组织坏死，此结果与愈伤组织中一致。 6. MdSOBIR1转基因拟南芥提高对flg22的抗性。超表达MdSOBIR1特异性提高细菌鞭毛蛋白flg22诱导的胼胝质在拟南芥叶片中的积累。 7. 超表达MdFLS2的fls2突变体拟南芥部分恢复对flg22的敏感性。超表达MdFLS2的fls2突变体拟南芥恢复了flg22处理诱导的根系生长抑制，但响应flg22的标志基因At2g17740、At2g51890和AtFRK1的表达及MAPK激酶活性均显著低于野生型。 8. 超表达MdFLS2提高了拟南芥对轮纹病菌的抗性并恢复了fls2突变体拟南芥对假单胞菌DC3000的抗性。

目录

声明

符号说明

1前言

1.1植物抗病机制

1.2 植物免疫反应

1.3 植物免疫受体

1.4 植物类受体激酶

1.5 植物类受体激酶SOBIR1的研究

1.6 植物类受体激酶FLS2的研究

2材料与方法

2.1 试验材料

2.2 试验方法

3 结果分析

3.1 MdSOBIR1的抗病性研究

3.2 MdFLS2的抗病性研究

4 讨论

4.1 MdSOBIR1的保守性分析

4.2 MdSOBIR1对病害的抗性调控机制

4.3苹果MdSOBIR1互作蛋白预测

4.4 MdFLS2具有flg22识别功能

4.5 MdFLS2对病害的抗性调控机制

4.6 MdSOBIR1与MdFLS2的相互作用机制预测

5结论

参考文献

附录

致谢

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