NO在SMV侵染大豆诱发的胼胝质沉积过程中的作用研究

Soybean-SMV interaction as the research system, by using of cell biology, biochemistry, physiology and molecular biology theory and technology, to explore the role of NO in callose deposition induced by SMV infection in soybean and its possible mechanism. Through specific fluorescent molecular marker combined with laser scanning confocal fluorescence microscopy (LSCM ) observation showed temporal expression patterns of NO in the process of soybean and SMV interaction ; By using inhibitor combined with chemical marker, immunohistochemistry and supplemented with LSCM and transimission electron microscope observation to study the role of NO in the process of SMV infecting soybean induced callose deposition; Using transcriptome sequencing technology in soybean-SMV interaction to reveal the expression profiles of related genes which were NO-dependent at early time after infection，the funtion of candidate genes was investigated by using qRT-PCR analysis, VIGS technology and gene transformation system.This work will reveal the molecular mechanisms of callose deposition in the process of soybean-SMV interaction by NO regulating;The results will greatly enrich the plant biological function of NO; This study has an important role to clarify the molecular mechanism of soybean resistance to SMV infection;These will lay the foundation for the further study of the signal transduction pathway of soybean resistance to SMV infection.

以大豆-SMV互作为研究体系，综合利用细胞生物学、生物化学、生理学及分子生物学理论与技术，系统地探讨NO在SMV侵染大豆诱发的胼胝质沉积过程中的作用及可能的作用机制。通过特异荧光分子标记结合激光共聚焦扫描荧光显微镜（LSCM）观察呈现NO在大豆和SMV互作过程中的时空表达模式；利用阻断药物试验结合化学标记、免疫组化技术并辅以LSCM和透射电镜观察探讨NO在SMV侵染大豆诱发的胼胝质沉积过程中的作用；利用高通量转录组测序技术探讨在大豆与SMV互作早期依赖NO的相关基因表达谱，借助qRT-PCR分析、VIGS技术并结合遗传转化技术对重要基因的功能进行研究。通过上述工作初步明确NO对SMV侵染大豆诱发的胼胝质沉积的分子调控机制；其研究结果将极大地丰富NO的植物生物学功能；对阐明大豆抗SMV侵染的分子调控机理具有重要意义；为进一步深入探讨大豆抵抗SMV侵染的信号转导途径奠定基础。

以大豆和大豆花叶病毒（SMV）互作体系为研究对象，在实验室前期已经明确了胼胝质在胞间连丝上的沉积是大豆抵抗SMV胞间转运的关键因素基础上，综合运用细胞化学、分子生物学和生物化学等方法结合透射电镜、光镜技术及药物学试验，系统探讨了NO在大豆与SMV互作过程中的作用，以及NO调控胼胝质在胞间连丝上沉积的作用机制；并对SMV侵染大豆过程中的H2O2和Ca2+信号进行了初步研究。明确了NO作为信号分子参与大豆与SMV的互作过程，阐明了该互作过程中NO信号的产生主要源于体内的酶促反应途径；揭示了NO信号对大豆与SMV互作过程中胼胝质在胞间连丝上的沉积具有正调控作用；通过转录组数据分析、免疫组化分析和蛋白质的共价修饰分析，证明了NO对胼胝质沉积的影响发生在转录、翻译及蛋白质翻译后的修饰不同水平上。另外，还证明了H2O2作为信号分子参与大豆与SMV互作过程，并在该互作过程中对胼胝质在胞间连丝上的沉积发挥重要调控作用；揭示了Ca2+在大豆与SMV互作过程中发挥信号分子功能，对胞间连丝的通透性有重要调控作用，但不调控胼胝质在胞间连丝上的沉积过程。获得了在大豆与SMV互作过程中受NO和H2O2调控的基因表达数据库（RNA-sq）。此研究有助于我们对大豆与大豆花叶病毒互作过程中寄主抗、感性形成生理机制的深入了解；加强人们对胞间连丝修饰在植物与病原物互作过程中的生物学意义的进一步认识；为发掘抗SMV新基因奠定了坚实基础，将大大加快利用基因工程手段培育抗SMV大豆新品种的步伐。