钙依赖蛋白激酶和腺苷酸环化酶参与拟南芥响应大丽轮枝菌毒素诱导信号转导过程的实验证据

论文题目: 钙依赖蛋白激酶和腺苷酸环化酶参与拟南芥响应大丽轮枝菌毒素诱导信号转导过程的实验证据

论文类型: 博士论文

论文专业: 植物学

作者: 李群

导师: 武维华

关键词: 拟南芥,大丽轮枝菌,毒素,防卫反应,钙依赖蛋白激酶,腺苷酸环化酶

文献来源: 中国农业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 钙是植物应答多种生物和非生物逆境胁迫的重要信使。胞质自由钙的变化通过对下游钙调节蛋白的活性调控而进行信息传递并最终调节相关的生理生化过程,这是植物适应逆境和环境变化的主要机制之一。CDPK作为植物特有的一类钙受体蛋白激酶参与并调控了许多逆境反应和生理过程。有研究表明CDPK也参与了植物响应病原微生物或激发子诱导的信号转导途径,但其具体功能尚不明确。 黄萎病危害包括棉花在内的多种重要经济作物,目前研究认为其致病菌大丽轮枝菌分泌的毒素具有使植物萎蔫的作用,但对植物应答毒素的信号转导机理并不清楚。本研究首先观察到黄萎菌毒素对拟南芥种子萌发和幼苗生长均有明显的抑制作用,另外用针刺接种方法处理拟南芥叶片能产生典型的过敏性坏死病斑,说明毒素具有外源激发子的作用。在5种浓度的毒素筛选梯度培养基上对CDPK-CRK基因家族26个T-DNA插入纯合突变体株系进行了筛选,发现CPK18的两个不同突变体株系（cpk18A和cpk18B）与野生型有明显差异,表现为对毒素处理更为敏感。对CPK18恢复突变和过表达植株的表型分析表明,恢复突变转基因植株对毒素的敏感性与野生型相同,而CPK18的过量表达使植株提高了对毒素的耐受性。另外,当培养基中不存在外加CaCl2时,T-DNA插入突变体、过量表达和野生型植株幼苗对毒素的敏感程度没有区别。均表现为毒素诱导的快速白化死亡;而当培养基中加入5mmol/L CaCl2时能观察到明显的性状差异。这些结果表明拟南芥CPK18可能作为钙信使的下游蛋白参与了植物响应毒素诱导的信号转导过程。对防卫反应标记基因PR1的Northern检测表明,毒素处理后CPK18 T-DNA插入突变体中PR1基因的转录在时间上迟于野生型,而过表达植株中PR1基因的转录则早于野生型,并且过表达植株中PR1转录量也显著高于野生型。这说明CPK18的编码产物可能调控PR的转录过程。 cAMP作为第二信使参与了植物对病原诱导子的超敏反应。本实验室前期工作利用拟南芥和黄萎病菌毒素研究模型证明了cAMP信使通过调控下游SA信号而进一步传递毒素诱导的信息。为深入研究cAMP的调控作用,本研究首先对拟南芥中编码腺苷环化酶（AC）基因AC189和AC388的T-DNA插入纯合突变体的表型进行了观测。结果表明,在毒素处理条件下,AC189和AC388的突变体均对毒素较野生型更为敏感,突变体幼苗在正常生长状况下内源cAMP含量也明显低于野生型。据此推测突变体对毒素敏感的表型可能是由于AC189和AC388被敲除、内源cAMP合成受阻而造成的。自野生型拟南芥克隆了AC189的cDNA全长,构建过表达载体转化拟南芥,转化植株T2代在毒素针刺处理下表现出较小病斑,说明AC189的过量表达使植株对毒素的敏感程度降低。以上实验证据表明,AC189和AC388可能通过调控拟南芥体内cAMP的水平而参与调控真菌毒素诱导的信号传递过程。

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中文摘要

Abstract

英文缩写表

第一章 文献综述

1.1 植物防卫反应信号转导的研究进展

1.1.1 信号识别：激发子与受体

1.1.2 信号转换与传递

1.1.3 系统获得性抗性(SAR)

1.2 钙依赖的蛋白激酶(CDPK)介导的信号转导途径

1.2.1 钙信使系统与CDPK

1.2.2 CDPK的结构

1.2.3 CDPK的活性调节

1.2.4 CDPK的生理功能

1.2.5 CDPK的底物

1.3 植物细胞cAMP信使系统研究进展

1.3.1 cAMP检测技术的发展

1.3.2 腺苷酸环化酶(AC)研究进展

1.3.3 cAMP在植物中的生理功能

1.4 棉花黄萎病研究进展

1.4.1 黄萎病的危害

1.4.2 黄萎病致病机制研究进展

1.4.3 寄主抗性机制研究进展

1.5 本研究的立论依据和意义

第二章 拟南芥CPK18参与毒素诱导信号转导过程的实验证据

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.2.1 实验材料

2.2.2 实验仪器

2.2.3 常用培养基、缓冲液及试剂的配制

2.2.4 实验方法

2.3 结果与分析

2.3.1 大丽轮枝菌毒素对拟南芥的生理作用

2.3.2 培养基中的钙对毒素抑制作用的影响

2.3.3 拟南芥T-DNA插入突变体在毒素培养基上的性状筛选

2.3.4 CPK18基因T-DNA插入突变体恢复突变转基因植株的获得与性状检测

2.3.5 拟南芥CPK18基因过表达转基因植株的获得和性状分析

2.3.6 Norther检测SA途径marker基因PRI的表达

2.4 讨论与展望

2.4.1 CPK18在毒素诱导的信号转导途径中的可能作用

2.4.2 展望

第三章 拟南芥AC基因参与毒素诱导信号转导过程的实验证据

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.2.1 实验材料

3.2.2 植物内源cAMP测定方法

3.3 结果与分析

3.3.1 T-DNA插入突变体的鉴定与性状检测

3.3.2 突变体植株内源cAMP含量检测

3.3.3 AC189过表达转基因植株的获得与性状初步检测

3.4 讨论与展望

参考文献

致谢

发布时间: 2005-07-18

参考文献

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