中国野葡萄抗白粉病泛素连接酶基因调控抗病功能研究

泛素连接酶作为泛素修饰系统中重要的信号应答因子之一，在植物抗病防御以及逆境胁迫中发挥重要作用。本研究是在获得中国野生华东葡萄抗白粉病株系白河35-1泛素连接酶基因（UIRP）的基础上，克隆分离该泛素连接酶上游启动子序列,通过体外及体内的蛋白互作研究该泛素连接酶与其启动子互作的转录因子的关系。进一步将该泛素连接酶基因与我们前期克隆获得的抗白粉病转录因子基因WRKY1和WRKY2融合构建植物表达载体，在模式植物拟南芥及葡萄中进行表达分析，研究该泛素连接酶基因在与白粉菌互作过程中的抗病功能；同时研究逆境信号物质胁迫诱导处理后该泛素连接酶基因的表达模式与功能，揭示该泛素连接酶基因在与病原菌互作中的抗病功能及其连接调控其他抗病基因后的功能，从而为转基因研究提供增强抗病功能的新基因资源，阐明该抗病基因UIRP的作用机理，为抗病基因研究和育种提供理论依据与技术体系。

由葡萄白粉菌（Uncinula necator [Schw.] Burr.）引起的葡萄白粉病是危害葡萄生产的重要真菌病害之一。目前生产上主要栽培的欧洲葡萄（Vitis vinifera L.）品种对白粉病的抗性差。本项目以高抗白粉病的中国野生华东葡萄（Vitis pseudoreticulata）株系白河-35-1为材料，研究了9个响应白粉菌的泛素连接酶基因在抗病方面的功能。主要研究结果如下：①泛素连接酶基因VpUIRP1响应白粉菌并降解VpWRKY11，导致其下游NPR1, AOS以及LOX2等抗病相关基因的高表达，提高植物的抗病性。②泛素连接酶基因VpUIRP2在白粉菌诱导后表达量上升， VpUIRP3表达下调。通过器官发生途径获得过表达VpUIRP2的红地球转基因株系13个和无核白转基因株系5个，获得过表达VpUIRP3的红地球转基因株系2个和无核白转基因株系2个。③泛素连接酶基因VpUR9表达受白粉菌和水杨酸调控。通过体细胞胚再生途径获得15个VpUR9红地球转基因株系。研究表明转VpUR9基因的红地球对白粉菌的抗性减弱。④泛素连接酶基因VpUIFP1受白粉菌诱导表达上调。通过体细胞胚再生途径获得过表达VpUIFP1的红地球转基因株系5个。过表达VpUIFP1增强红地球葡萄对白粉菌的抗性。基因VpUIFP1介导其互作蛋白VpTrxz泛素化降解。⑤泛素连接酶基因VpRH2在白粉菌侵染后表达上调。获得过表达VpRH2的无核白转基因株系37个，植株表现出加速生长的趋势并对白粉菌的抗性增强。筛选获得互作蛋白VpGRP2A。⑥泛素连接酶基因VpPUB24响应葡萄白粉菌及低温胁迫。通过与VpICE1和VpHOS1形成三复合体维持低温条件下VpICE1蛋白丰度的稳定正调控低温胁迫反应。VpPUB24通过泛素化调控VpEXO70B2降解，从而负调控对白粉菌的抗性。⑦泛素连接酶基因VpUU3与基因VpDAHPS2互作。过表达基因VpUU3导致SA含量显著增加，激活系统获得性抗性，使H2O2大量积累导致细胞死亡。⑧泛素连接酶基因VpHECT7在白粉菌侵染后下调表达。亚细胞定位分析表明基因VpHECT7定位于细胞质。⑨优化了葡萄体细胞胚发生途径和器官发生途径的遗传转化体系，并用于将获得的中国野生华东葡萄白河-35-1抗白粉病相关泛素连接酶基因转入欧洲葡萄，以增强其抗病性。