瑟伯氏棉大丽轮枝菌应答TIR-NBS-LRR蛋白的功能及作用机理研究

Verticillium wilt is one of the most crushing diseases to cotton. To control effectively of Verticillium wilt in cotton, it is particularly important for us to clone key resistant genes from wild-type G.thurberi resistant to Verticillium dahliae, and to reveal their molecular role(s) during the Verticillium wilt-resistant signal transduction pathway. Our preliminary studies have shown that there were three up-regulated TIR-NBS-LRR proteins in G.thurberi after induced by Verticillium dahliae. On the basis of the data obtained, and combined with the latest literatures, it was hypothesized that there are at least three genes encoding TIR-NBS-LRR-like proteins, rather than only anyone gene, to perceive the effector, and/or to promote the disease resistance transduction pathway, collaboratively. To confirm this hypothsis, functional verification, yeast two-hybrid assay, and immmunoblot analysis would be empolyed to analyze the functions and the interaction model of the three cloned genes.

棉花黄萎病是棉花生产过程中最具毁灭性的病害之一。从抗黄萎病野生棉种质资源中克隆抗病基因、并深入研究其在抗黄萎病中的作用机制，对实现棉花黄萎病的控制显得尤为必要。前期研究表明，大丽轮枝菌诱导瑟伯氏棉后，3个TIR-NBS-LRR类抗病蛋白点集中上调表达。结合相关文献，我们推测：在瑟伯氏棉抗黄萎病机制中，并不是由1个某TIR-NBS-LRR基因单独起作用，而是由至少3个TIR-NBS-LRR类基因协同感知大丽轮枝菌胁迫，并启动抗病信号转导途径。为证实这一假设，本课题拟以克隆的3个TIR-NBS-LRR抗病基因为研究对象，主要采用模式植物转基因、酵母双杂交、免疫共沉淀及免疫印迹等技术研究3个抗病基因的抗病效应及其作用机理，旨在明确3个TIR-NBS-LRR 基因是否能够使大丽轮枝菌浸染细胞产生抗病反应，以及其编码蛋白在植物体内是否存在同源或异源低聚体化。

棉花黄萎病(Cotton Verticilium wilt)给我国棉花生产造成了巨大的损失。从抗黄萎病的棉花种质资源中克隆R基因，进而深入研究棉花抗黄萎病R基因的抗病效应，对有效控制病害有重大意义。本项目中，首先明确了抗病基因表达的同步性：在接菌24小时后，抗病蛋白编码基因GTHN1和GTHN2表达均显著提高，提示两者之间同步起作用。随后对转基因烟草接菌试验结果初步表明：与非转基因对照比较，三个基因的转化苗均呈现不同程度的抗病表型，其中转GTHN1基因植株呈现显著的的抗病表型。为了进一步验证前期研究结论，iTRAQ实验在蛋白质组学水平上的分析结果表明：除基础代谢之外，涉及到细胞壁结构，次级代谢抗病物质，病程相关蛋白，激素信号，抗病蛋白，真菌效应子受体等均得到富集。截止目前为止，项目组撰写研究论文4篇，其中SCI论文2篇，已发表研究论文2篇，其中SCI论文1篇。在项目执行过程中，主持人先后被评为2014年度河南省高层次人才出国留学1年，院2015年度河南省农业科学院级学术技术带头人，2016年晋升研究室副主任，项目组主要成员房卫平被评为2016年度河南省政府中原学者。