论文摘要
多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白（poly-galacturonase inhibiting proteins,PGIPs）能与真菌分泌的内切多聚半乳糖醛酸酶（endo-polygalacturonase,PG）可逆专一性的结合,具有抑制真菌对植物细胞壁降解,激活植物的防卫反应,减缓真菌的繁殖速度等作用,因此被认为是一种植物抗病性相关防卫蛋白。本文以高山离子芥（Chorispora bungeana Fisch,et.Mey,Chorispora bungean）为实验材料,克隆到离子芥PGIP1（CbPGIP1）基因。通过免疫荧光分析了CbPGIP1在植株不同空间的分布。通过荧光定量PCR和Western blotting分析了生物胁迫和非生物胁迫下CbPGIP1基因的变化。此外,一氧化氮（nitric oxide,NO）在植物和病原菌互作中具有重要的重要。本文以拟南芥野生型（wild type）和一氧化氮合成酶突变体（Atnos1）为材料,研究真菌病原体胁迫下NO对植物抗病性以及AtPGIP1表达的调节机理。内容概括如下:1.从高山离子芥中克隆了CbPGIP1,此基因全长1203bp,编码332个氨基酸的蛋白质,分子量为36.9KD,等电点约为6.93。氨基酸序列分析表明,CbPGIP1蛋白中含有具有典型的LRR（leucine-rich repeat,富亮氨酸重复序列）特征。CbPGIP1与拟南芥AtPGIP1的同源性最高。因此命名为CbPGIP1。2.CbPGIP1和GFP融合蛋白通过基因枪转入洋葱表皮细胞的实验证实,CbPGIP1在细胞中没有特定的定位,均匀分布在细胞质中。3.荧光定量PCR和蛋白杂交证明茄匐柄霉,水杨酸（salicylic acid,SA）能够强烈的诱导CbPGIP1的表达,说明CbPGIP1在植物抗病中具有重要的作用。4.CbPGIP1的荧光免疫定位显示,在叶片中的CbPGIP1均匀分布在这个组织中,而茎和根中的CbPGIP1主要分布在表皮细胞和维管束中。进一步的实验显示CbPGIP1在叶中的含量高于在茎和根中的含量。这些结果显示CbPGIP1的空间分布做为一道天然的物理屏障抵御病源物的入侵。5.4℃,-4℃和NO均能诱导CbPGIP1基因的表达,CbPGIP1可能在非生物胁迫中具有重要作用。因为低温胁迫就像其他的胁迫条件一样能够降低植物的的抗病性。由此可见低温诱导CbPGIP的表达是为了增强植物的抗病性。NO诱导CbPGIP1基因表达说明了NO参与并调控了该基因的表达。6.荧光免疫定位显示,在拟南芥叶片中的AtPGIP1均匀分布在整个叶片组织中,而叶柄、茎和根中的AtPGIP1主要分布在表皮细胞和维管束中。这和离子芥的研究一致。AtPGIP1空间分布做为一道天然的物理屏障抵御病源物的入侵。7.NO增加植物对茄匐柄霉的抗性。T-DNA插入Atnos1基因的拟南芥突变体中,一氧化氮合成酶（nitirc oxide systhase,NOS）活性下降,NO释放减少。和拟南芥野生型相比,Atnos1突变体对于病原菌的生物胁迫更敏感。用NO供体SNP可以减缓Atnos1突变体对于病原菌的生物胁迫的敏感性。在植株水平上,Atnos1突变体在病原菌茄柄霉菌侵染后几乎不形成过敏性病斑。在组织水平上,病原菌茄匐柄霉在Atnos1突变体中繁殖更快。在细胞水平上,NO可以调控植物防卫反应中抗氧化酶含量。在信号分子水平上,突变体中游离态的SA含量比野生株的低。在基因水平上,突变体的一些抗病基因—AtPGIP1的表达量都比野生株的低。由此可见,NO作为信号分子,参与了对植物抗病胁迫的正调控。总之,病原菌,低温,SA和NO对离子芥PGIP诱导表明PGIP在植物的抗性反应中具有重要作用。同时,在植物的抗病防卫反应中,NO作为信号分子增强植物的抗病性并调控AtPGIP1基因的表达。
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