含有卷曲螺旋结构域多肽N21的抗病机制及其在植物上的受体分析

基本信息
批准号:31101475
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:23.00
负责人:纪兆林
学科分类:
依托单位:扬州大学
批准年份:2011
结题年份:2014
起止时间:2012-01-01 - 2014-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张清霞,陈孝仁,宋浩,王振荣,常琳
关键词:
多肽抗病机制harpin水稻白叶枯病菌卷曲螺旋
结项摘要

Harpins是由革兰氏阴性植物病原细菌III型泌出系统分泌的蛋白,是一类非专化性激发子,能诱导烟草等非寄主产生过敏性反应(hypersensitive response,HR)。水稻白叶枯病菌harpin蛋白N-端的卷曲螺旋(coiled-coil,CC)能激发烟草产生HR,是重要的功能结构单位。本项目以含有CC区域的多肽N21为研究载体,明确CC在harpin抗病中的作用,在分子结构上为harpin的抗病机制提供新的解释;以及利用CC的结构特征筛选和分析N21在植物上的受体物质。本项目拟使用转基因技术,将肽转入烟草植株,探讨转入肽引发的植物信号传导通路、防卫反应相关基因表达等情况;拟使用亲和色谱等技术筛选植物细胞壁、细胞质膜和质外体液中与多肽N21互作结合的受体物质。本项目的实施,将为harpin的抗病分子机制提供新的理论解释,也将为harpin-植物互作机制的研究提供有效途径。

项目摘要

水稻白叶枯病菌hpa1Xoo基因编码的Hpa1Xoo蛋白具有其它harpin蛋白所共有的生物活性,能激发烟草产生过敏性坏死反应(HR),诱导植物抗病、抗虫,促进植物生长。Hpa1Xoo蛋白N-端的卷曲螺旋(CC)结构域多肽片段N21具有激发烟草产生HR的活性,但在植株体内该多肽的抗病功能、机制及互作分子尚不明确。为进一步明确其功能和作用受体,本文通过转基因技术研究了CC多肽N21在烟草体内表达引发的抗病作用及其机理,利用CC的结构特征筛选和分析了N21在植物上的受体物质。本研究构建了重组转基因载体DH5α/pBI121∷N21,经测序验证后,采用冻融法转化根癌土壤杆菌EHA105菌株,再采用叶盘法转化三生烟草,获得转基因烟草植株。在转基因烟草的gDNA中可检测到目的基因序列,说明hpa1Xoo-N21已经整合到烟草基因组中,同时也能在转录水平正常表达。转基因烟草植株的株高、叶片大小及花期等性状与对照组烟草并无明显差异,生长发育正常。无肉眼可见的HR,但经台盼蓝染色后,光学显微镜下可见micro-HR。转基因烟草的可溶性蛋白注射烟草叶片也能引起HR。抗病性试验结果表明,转基因烟草对烟草花叶病毒、软腐果胶杆菌及辣椒疫霉都有较好的抗性。RT-PCR分析表明转基因烟草植株中可检测到过敏性反应的标志基因hsr203J和hsr515的表达,同时也能检测到其它重要的防卫反应相关基因PR-1a,chia5,pal以及脱落酸信号通路相关基因ABH1的表达。烟草基因芯片分析发现,转N21基因烟草对未转基因出发烟草有2666个差异表达基因,其中上调基因1204个(ratio>2.0),下调基因1462 个(ratio<0.5)。2666个差异表达基因主要涉及10类分子功能、9类细胞组分、21类生物过程和20个代谢通路。采用亲和层析(AC)的方法从烟草质外体液中筛选到一种受体蛋白分子,经HPLC纯化、MALDI-TOF MS检测和Mascot串级质谱数据将其鉴定为19.4 KDa光合作用系统II放氧蛋白。在线程序S2Spred和COIL预测发现其多个区域能形成α-螺旋结构,且35-55位氨基酸残基域形成CC结构的可能性较高。根据CC互作的原理,该蛋白的这段区域可能以CC方式与N21多肽进行互作。本项目通过卷曲螺旋多肽的转基因研究和受体分析,对harpin蛋白的功能机制解析具有重要作用。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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