拟南芥EDTS6调控植物免疫的研究

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白粉菌是一种自然界中广泛存在的活体营养型病原菌,它能够侵染多种植物,其中包括小麦、大麦和葡萄等多种作物,给农业生产带来了严重威胁。研究植物对白粉菌的抗性机制可为培育白粉病抗性品种提供基础。  近年来以模式植物拟南芥为材料研究植物对白粉菌的抗性机制已经取得了一些进展。EDR2(ENHANCED DISEASE RESISTANCE2)是拟南芥白粉菌抗性的一个负调控基因,edr2突变体表现出增强的白粉菌抗性和白粉菌诱导的细胞死亡表型。为了研究EDR2所介导的白粉菌抗性机制,利用正向遗传学的方法,已经克隆了一些edr2突变体的抑制子基因,但是这些工作还不足以解析EDR2所介导的抗病信号通路。  edts6是新筛选得到的一个edr2突变体的抑制子,能够抑制edr2突变体增强的白粉菌抗性以及白粉菌诱导的细胞死亡。通过图位克隆和遗传互补实验,我们获得了EDTS6基因,该基因编码一个含87个氨基酸的小蛋白。edts6突变体中该基因发生了一个点突变,从而导致了一个氨基酸的改变。序列比对结果显示,在拟南芥中没有与EDTS6同源性较高的基因,EDTS6编码的蛋白没有已知功能的结构域,表明EDTS6是一种新型的参与植物抗病反应的小分子蛋白。  我们进一步对edts6单突变体的抗病表型进行了分析。结果显示,edts6单突变体对白粉菌(Golovinomyces cichoracearum)的抗性水平与野生型类似,对丁香假单胞杆菌(Pseudomonas syringae)和卵菌(Hyaloperonospora arabidopsidis)则较野生型更感病。水杨酸含量分析显示,接种丁香假单胞杆菌后,edts6中水杨酸含量与野生型没有显著差异。在野生型中过量表达EDTS6没有表现出对丁香假单胞杆菌更抗病的表型。fig22处理结果显示,edts6单突变体中FLS2介导的抗病信号通路早期响应基因FRK1、WRKY29、At2g17740和At1g51890的表达激活没有受到影响,同时MAPK信号通路中MPK3和MPK6的磷酸化激活亦没有受到影响。以上结果显示EDTS6对丁香假单胞杆菌和卵菌的抗性中发挥着重要功能,但并不参与FLS2信号通路。  组织染色结果显示EDTS6启动子驱动的GUS报告基因在不同发育阶段的多个组织和器官中均存在表达;同时我们又在原生质体中对EDTS6蛋白的亚细胞定位进行了观察,发现其定位在细胞质中。双突变遗传分析显示,edts6不能抑制edr1,edr3,pen2-3,pmr4-1和acd5所介导的白粉菌抗性,这说明edts6对edr2的抑制具有很强的专一性。利用荧光素酶互补系统(LUC),我们发现在烟草中EDTS6与EDR2和BSK1存在相互作用,暗示EDTS6参与了edr2介导的抗病通路早期信号的传递。  综上所述,我们克隆了edr2的抑制子基因EDTS6,并采用遗传学、分子生物学、细胞生物学和生物化学手段对其功能进行了分析。研究结果显示,EDTS6可能通过与EDR2和BSK1的相互作用来参与植物抗病反应的调控,这使我们对edr2介导的抗病信号通路有了进一步的了解。
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