论文摘要
伸展素（Expansin）是植物细胞生长期间释放的一种能使细胞壁松弛的蛋白质,是细胞壁的关键调节剂,对细胞生长有重要作用。有研究表明植物激素介导了伸展素的功能,但是植物激素是特异性作用还是共同起作用及作用机制仍然不是很清楚。梨火疫病菌产生的蛋白质激发子HrpNEa可诱导植物多种反应,如抗病,抗虫,促生长和抗旱等。HrpNEa如何促进植物生长?它同伸展素在促进植物生长方面有什么联系?什么信号通路控制植物生长?这些信号通路需要哪些调控因子?本研究立足于这些问题,解析伸展素基因在HrpNEa促进植物生长和启动乙烯与赤霉素信号通路中的调控作用。核黄素作为辅酶参与动植物、微生物以氧化-还原为特征的多种生理生化反应。研究表明,核黄素可以启动植物的抗病性信号通路,该通路不依赖于水杨酸,但需要NPR1基因的调节,导致PR基因表达和对真菌、细菌和病毒的抗性。蛋白质激酶抑制剂可以阻断核黄素诱导的PR基因的表达和抗病性的发生,但还不清楚蛋白质激酶如何在抗病性中起作用。为了明确核黄素诱导的抗病信号通路中是否有蛋白激酶级联反应,我们选用番茄的Pto系统做研究。结果表明,核黄素可以诱导番茄的抗病反应并诱导Pti蛋白激酶基因表达.1.HrpNEa诱导伸展素基因表达及乙烯与赤霉素的调控作用为了阐释HrpNEa诱导EXPs基因表达和促生长作用同乙烯（ethylene,ET）信号通路的相关性,我们测定了HrpNEa处理后乙烯信号通路中关键基因的表达情况及同EXPs表达的关系。拟南芥中ETR1和EIN2的表达受HrpNEa诱导。HrpNEa处理后乙烯信号通路的标志基因PDF1.2和PR-3b被诱导表达,说明HrpNEa激活乙烯信号通路。同样地,在番茄和烟草中编码乙烯受体类的基因LeETR1和NtETR1在HrpNEa处理后也诱导表达。HrpNEa喷雾处理拟南芥野生型和突变体etr1-1后,突变体中的AtEXP10的表达量相比较野生型极大的降低。当用HrpNEa和乙烯抑制剂1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene,1-MCP）混合处理番茄、烟草和水稻幼苗后,LeEXP2、NtEXP2和OsEXP4基因的表达量比HrpNEa单独处理时有明显的下降。HrpNEa和1-MCP共同处理番茄、烟草和水稻后,植株的生长明显受到抑制。因此,在供试的四种植物中,乙烯的接受在HrpNEa促生长和诱导EXP基因的表达过程中是关键的。我们比较了HrpNEa和植物生长调节剂GA3对水稻OsEXPs基因的影响。水稻中EXPs基因均能被HrpNEa和GA3诱导增强表达。但HrpNEa的作用明显滞后于GA3,并且诱导效应低于GA3。我们使用了赤霉素（GibbereIlin acid,GA）合成抑制剂多效唑(（4-chlorophenyl-4,4-dimethyl-2-（1,2,4-triazol-1-yl）-pentan-3-oL,pp333）来验证HrpNEa在诱导EXP基因的表达和促生长作用是否需要赤霉素信号传导。HrpNEa处理水稻幼苗后OsEXP4被极大地诱导增强表达,HrpNEa和抑制剂pp333共处理后,OsEXP4的表达却被抑制了。在番茄和烟草中,pp333同样抑制了HrpNEa对LeEXP2和NtEXP2诱导表达效应。以上结果可知,HrpNEa诱导EXPs基因的表达和促生长效应需要赤霉素信号通路。为了检测拟南芥中赤霉素是否参与了HrpNEa促生长和诱导AtEXP基因过程,研究使用了野生型（co1-0）植株和赤霉素合成突变体ga5-1。HrpNEa诱导AtEXP7基因在根中增强表达,而AtEXP10基因在叶中被诱导增强表达;同野生型相比,突变体ga5-1在HrpNEa处理后这两个基因均没有明显的表达。浸种试验中,HrpNEa不能诱导ga5-1的促生长效应。因此,阻断赤霉素合成同样消弱了HrpNEa的促生长和诱导EXPs基因表达的作用。2.核黄素诱导蛋白激酶基因表达与抗病性我们选用番茄的Pto系统做研究,测定了核黄素处理后,番茄对Pseudomonassyringae pv.tomato DC3000的抗性,并检测了Ptis激酶基因和相关防卫反应基因的表达。结果表明,在受核黄素诱导后,番茄Pti4、Pti5、Pti6的表达可以增强,PR-1a、PR-1b1、GluA、GluB、ChtA、ChtB被诱导表达,这些基因的增强表达或诱导表达都可以被蛋白激酶抑制剂K252a所抑制,并且K252a还可以部分抑制核黄素诱导的番茄对P.syringae pv.tomato DC3000的抗性。因此,我们认为,核黄素诱导了番茄Ptis激酶基因表达,并诱导对细菌的抗性。本研究表明,受核黄素处理后,番茄组织内水杨酸（salicylic acid,SA）含量明显升高,而K252a显示对核黄素诱导的SA含量提高有抑制作用,这可能是因为作为蛋白激酶非特异性抑制剂,K252抑制了影响SA合成的蛋白激酶。但是,SA积累有多种可能的后续反应,可以调节抗病性以外的其他反应,而关于SA究竟对核黄素诱导番茄Ptis级联和抗病性是否起作用,尚需进一步研究。
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相关论文文献
- [1].白桦伸展素蛋白结构分析及同源建模[J]. 浙江农业学报 2014(05)