棉花GhMPK7基因广谱抗病功能的分子机理研究

近年来促分裂原活化蛋白激酶（MAPK或MPK）级联信号转导途径在植物抗病调控中的功能研究倍受关注。前期我们从棉花中分离出一个MPK基因（GhMPK7），通过转异源本生烟植株，证明了GhMPK7参与调控植物的广谱抗病性。本研究首先通过正义和RNAi技术，分别获得GhMPK7超表达和抑制的转基因棉花，证明其在棉花中的抗病功能以及与信号分子的关系；然后以棉花为材料，采用酵母双杂交技术，分离与GhMPK7互作的上游级联组分(MAP2K和MAP3K)和下游底物蛋白，建立GhMPK7参与调控植物抗病的信号转导途径。同时通过酵母单杂交技术，筛选与GhMPK7基因启动子互作的转录调节因子，解析GhMPK7的表达调控特点；最后将所分离的GhMPK7的互作蛋白基因、转录调节因子基因及下游基因分别转化本生烟，在异源植物中验证这些基因参与调控植物广谱抗病中的作用及分子机理。该研究对指导棉花的遗传改良具有重要意义。

植物促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）及其级联信号转导途径具有重要的抗病生物学功能。本项目利用RNAi技术，以GhMPK7基因沉默的转基因棉花为材料，明确了GhMPK7在棉花中的抗病功能及其与植物抗病相关信号分子水杨酸（SA）、茉莉酸（JA）的关系；构建了酵母单杂交cDNA文库，利用该文库筛选并验证了多个与GhMPK7基因启动子结合的转录调节因子，初步解析了GhMPK7的表达调控模式；构建了酵母双杂交cDNA文库，从棉花cDNA文库中筛选并验证了35个与GhMPK7互作的蛋白，其中包含WRKY转录因子、防卫应答相关蛋白、初级与次级代谢相关蛋白等多种与植物抗病抗逆密切相关的功能蛋白；在模式植物中通过验证多个与GhMPK7互作的上游激酶及下游底物的抗病功能，鉴定出了参与调控棉花抗病的信号转导途径。研究还发现，棉花GhMPK7参与了植物对非生物胁迫的防卫反应，GhMPK7的上游激酶、下游底物及下游的WRKYs转录因子影响植物对干旱和高盐胁迫的抵抗力。本项目阐明了GhMPK7基因在棉花抗病抗逆方面的重要作用，对棉花的遗传改良具有重要的指导意义。