大豆疫霉转录因子PsSKN7和RXLR效应因子的功能分析

论文摘要

大豆疫霉Phytophthora sojae是农业生产上极为重要的植物病原菌之一,由其引起的大豆疫霉根腐病是大豆生产上的毁灭性病害之一。目前,利用大豆抗性是控制大豆疫霉根腐病最为经济有效的措施,但是,在实践中往往会出现新的毒性群体重新发展为优势群体而造成抗病品种失去作用的现象。了解大豆疫霉致病因子的结构和功能及其致病性变化的分子机制,可以为设计新的疫病控制策略提供理论指导,有利于病害的控制。活性氧进发（reactive oxygen burst）及其导致的氧化还原平衡（redox homeostasis）变化,在植物与病原物互作过程中起着重要的调节作用:对寄主植物而言,氧进发是重要的防御机制之一;对病原菌而言,克服寄主产生的氧化压力对成功侵染至关重要。在酵母中,SKN7作为一个非常重要的转录因子调控酵母茵对氧化压力的反应。通过生物信息学的方法,从大豆疫霉全基因组文库中鉴定出一个可能编码SKN7的cDNA片段,对其全长序列进行克隆,命名为PsSKN7。在酵母中异源表达该基因发现,持续表达该基因可引起酵母细胞死亡,低水平表达该基因可以恢复酵母突变体skn7△对剧烈热激（acute heat shock）和氧化压力的耐受性,并能增强酵母野生型菌株对剧烈热激的抗性。上述结果提示,大豆疫霉SKN7基因具有与酵母SKN7类似的抗氧化作用。RXLR-dEER基序对卵菌效应分子进入寄主植物细胞内起重要作用,大豆疫霉基因组中含有大约350个RXLR-dEER基因,然而这些效应分子在病原菌与寄主植物互作中的作用并不清楚。本文利用酵母异源表达系统以及病毒PVX表达系统,系统的研究了大豆疫霉RXLR效应因子Avr1b和Avh331的功能,结果发现Avr1b能够增强酵母细胞对H2O2的耐受性,Avr1b和Avh331还能够抑制由BAX在酵母和烟草上引起的细胞程序性死亡,酵母双杂交实验表明,Avh331可以与BAX直接相互作用。上述结果表明RXLR-dEER效应因子具有干扰寄主植物细胞的防卫反应,促进大豆疫霉侵染的作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 上篇 文献综述
• 第一章 疫霉菌的侵染策略及致病因子研究进展
• 1 疫霉菌病害
• 2 疫霉菌的侵染过程
• 2.1 侵染前期
• 2.2 侵染阶段
• 3 疫霉菌的致病因子
• 3.1 胞壁降解酶
• 3.2 抑制植物防卫反应的胞外效应因子
• 3.3 抑制植物防卫反应的胞内效应因子
• 参考文献
• 下篇 研究内容
• 第一章 大豆疫霉转录因子PsSKN7的功能分析
• 1 材料与方法
• 1.1 大豆疫霉菌株及培养条件
• 1.2 PsSkn7基因的扩增及其序列分析
• 1.3 大豆疫霉整个生活史PsSkn7的转录水平变化
• 1.4 酵母菌株与培养条件
• 1.5 重组质粒的构建及酵母突变体的转化
• 1.6 PsSkn7在酵母细胞中的异源表达
• 1.7 最佳诱导时间确定
• 1.8 细胞存活率测定各酵母菌株对剧烈热激（acute heat shock）的耐受性
• 1.9 细胞存活率测定各酵母菌株对氧化压力的耐受性
• 2 结果
• 2.1 PsSkn7基因的克隆与序列分析
• 2.2 PsSkn7的转录水平分析
• 2.3 过量表达PsSkn7引起酵母细胞死亡
• 2.4 最佳诱导时间的确定
• 2.5 低水平表达PsSkn7可增强酵母细胞对热激的抗性
• 2.6 低水平表达PsSkn7能增强酵母细胞对氧化压力的耐受性
• 3 讨论
• 参考文献
• 第二章 大豆疫霉RXLR效应因子Avr1b-1和Avh331抑制细胞死亡的功能研究
• 1 材料与方法
• 1.1 大豆疫霉菌株和烟草及培养条件
• 1.2 Avr1b-1、Avh331基因克隆
• 1.3 酵母菌株与培养条件
• 1.4 重组质粒的构建及酵母转化
• 1.5 Avr1b-1酵母转化子对氧化压力的耐受性分析
• 1.6 Avr1b-1和Avh331在含BAX的酵母菌株中的异源表达
• 1.7 大豆疫霉Avr1b-1和Avh331基因抑制烟草细胞死亡的分析方法
• 1.8 酵母双杂交验证Avh331与BAX是否互作
• 2 结果与分析
• 2.1 大豆疫霉Avr1b-1、Avh331基因的克隆和序列分析
• 2.2 RXLR类效应分子Avr1b-1和Avh331抑制BAX诱导的HR反应
• 2.3 Avr1b-1可以提高酵母细胞对氧化压力的耐受性
• 2.4 Avh331可能与Bax直接互作
• 3 讨论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文目录
• 致谢