拟南芥基因RPW8.1广谱抗病性的分子机制

拟南芥RPW8广谱抗病基因位点含RPW8.1和RPW8.2两个基因。在其自身启动子的驱动下，RPW8.2蛋白特异定位到表皮细胞中的吸器外质膜上,包裹吸器、启动对白粉菌的广谱抗病性。RPW8.1与RPW8.2的氨基酸残基虽然有45%的相同性和65%的相似性，却定位于叶肉细胞中的叶绿体周围，与RPW8.2的定位完全不同，但同样具有广谱抗性。本项目拟通过研究转基因系：1.对白粉菌抗病性的抗病细胞构成；2.对霜霉菌的抗病性；3.蛋白表达水平与抗病性强弱、过氧化氢和胼胝质分布的关系；4.蛋白被白粉菌、水杨酸和茉莉酸诱导表达特征；5.用RPW8.2的启动子表达RPW8.1-YFP的亚细胞定位；6.用EMS或T-DNA插入诱变筛选鉴定细胞死亡增强子突变体，克隆突变基因等几方面来研究RPW8.1广谱抗病性的分子机理，揭示RPW8.1与RPW8.2广谱抗病性的异同及RPW8.1如何在叶肉细胞中激发广谱抗病性

植物广谱抗病机理研究在理论和实际应用上均具有重要意义。拟南芥广谱抗病基因RPW8.2 特异定位到位于植物表皮细胞中的白粉病菌吸器外质膜（EHM）上，包裹吸器并启动对白粉病的广谱抗病性。本项目通过比较 RPW8.1 与 RPW8.2 在启动抗病机理上的差异，结果表明，异位表达 RPW8.1 可明显提高对白粉病和霜霉病的抗病性，而RPW8.2 仅对白粉病具有抗病性；抗病的主要细胞学特征是 RPW8.1 高浓度富集在受侵染表皮细胞下的叶肉细胞中，促进胼胝质和过氧化氢的产生和积累；用 RPW8.2 的启动子表达 RPW8.1 时，RPW8.1 与 RPW8.2 一样定位在 EHM 上。此外，通过筛选 RPW8.1-介导的细胞死亡增强子突变体、克隆和分析突变相关基因，发现增强子突变体 B7-6 是由于编码膜联蛋白 ANN8 基因中的一个点突变所致，产生依赖于 RPW8.1 的细胞死亡；RNAi 下调表达 ANN8 仍然产生依赖于 RPW8.1 细胞死亡表型，说明 RPW8.1 可能通过改变细胞膜离子通透性产生细胞死亡和对多种病原菌的抗性。此外，通过突变分析鉴定出了 RPW8.2 中调控细胞死亡、抗病性和胞内运输的关键元件。这些研究结果对我们明白植物广谱抗病机理及其在现代农业抗病育种中的应用具有重要指导意义。