拟南芥叶片核黄素含量对开花时间与抗病性的影响

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shena011
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核黄素是黄素腺嘌吟二核苷酸(flavin adenine dinucleotide,FAD)和黄素单核苷酸(flavin mononucleotide,FMN)的前体,植物可以合成核黄素,而在不同的器官和发育阶段核黄素含量差别很大。这表明核黄素含量水平的变化可能引起各种生理反应。核黄素受体蛋白在动物体内与核黄素的结合及核黄素的再分配功能激发了用中华鳖核黄素受体基因(RfBP)调控核黄素的含量。根据这一作用,我们意外的发现转中华鳖核黄素受体蛋白(RfBP)的拟南芥开花时间要比野生型和RfBP基因沉默后的拟南芥(RfBP-)开花要早。这一偶然现象表明了 RfBP在拟南芥中的重新表达可能对开花时间的有影响。本实验室前期工作表明,转入中华鳖核黄素受体基因RfBP的拟南芥叶片中自由态核黄素浓度下调,但其生物效应未见阐释。本课题使用RfBP转基因拟南芥(RfBP+)作为主要的研究材料,研究了内源核黄素浓度变化对开花转型及抗病性的影响。在拟南芥上外施核黄素或RfBP基因沉默后,自由态核黄素含量恢复到稳定水平并且会消除早期开花表型。RfBP+提早开花与RfBP诱导光周期基因和叶片中的成花素基因FT表达增强有关,而与调控开花的赤霉素途径因子、自主途径因子及春花途径因子无关。RfBP促进拟南芥提早开花也与生物钟基因FD和茎尖中的分生组织基因AP1增强表达有关。相反,当体外喷洒核黄素的水溶液或RfBP基因沉默后,光周期基因和叶片中的成花素基因FT及生物钟基因FD和茎尖中的分生组织基因AP1的表达不再增强,并且内源性核黄素浓度恢复到稳定水平。大量研究显示,活性氧、尤其是过氧化氢(H2O2)参与了植物对病原菌的防卫反应。核黄素介导许多与H2O2相关的生物过程,H2O2是调节植物防卫反应的细胞信号。利用RfBP+和RfBP-材料的基础上,研究RfBP+对病原细菌Pseudomona syringae pv.tomato DC3000的基本防卫反应的影响。我们对RfBP+、RfBP-和WT三个基因型拟南芥先进行水处理做对照和用过氧化氢酶处理,再接种DC3000。接种5天后观察病情发展情况及剪取重量相同的植物组织,以进行分离回收细菌,并计算细菌在植物体内的繁殖量。结果表明,转基因拟南芥其体内菌落数要比野生型少,其症状也比野生型较轻,这说明RfBP+植物比WT植物的抗病性要强。同时,我们也进行H2O2的定量测定,测定结果表明,转基因拟南芥H2O2含量比RfBP-和WT这两种基因型拟南芥要高。另外,伴随着核黄素浓度下降的转基因拟南芥中通过过氧化氢的积累增强拟南芥对DC3000的抗性。本文创新点通过异源RfBP的作用,发现了拟南芥核黄素含量下调并诱导过氧化氢积累,进而导致提前开花,并提高抗病性,揭示了生长发育与抗病性交叉调控的一种机制。
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