本文關(guān)鍵詞：稻瘟病抗病基因Pia與稻瘟病菌無毒基因AvrPia互作的分子機(jī)制研究

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【摘要】：水稻是最重要的糧食作物之一,養(yǎng)育了全球超過50%的人口。由絲狀子囊真菌稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的水稻稻瘟病是世界范圍內(nèi)最具破壞性的水稻病害之一。水稻-稻瘟病菌的互作關(guān)系符合經(jīng)典的“基因?qū)颉睂W(xué)說,深入研究抗病基因和無毒基因間的關(guān)系既能更好地揭示宿主與病原菌間的互作機(jī)制,又能為抗病品種的選育提供新的策略。稻瘟病抗病基因Pia位于水稻11號染色體,本研究室在前期研究中對其進(jìn)行了定位克隆,在闡述其分子進(jìn)化過程的同時(shí),也對其與相應(yīng)無毒基因AvrPia的互作機(jī)制進(jìn)行了研究分析。為進(jìn)一步深入研究Pia與AvrPia的功能及互作模式,本研究主要開展了以下3個(gè)方面的工作,主要結(jié)果如下所示:1.Pia2_(CC)各截短蛋白的分子內(nèi)互作預(yù)測Pia2_(CC(1-229))的二級結(jié)構(gòu)并將其劃分為7個(gè)截短蛋白。通過Y2H系統(tǒng)分析互作情況。結(jié)果顯示,Pia2_(NtNN(1-140)),Pia2_(NtNN(1-176))及Pia2_(NtNN(1-229))都存在分子內(nèi)互作,且Pia2_(NtNN(1-229))自身互作程度最弱。體外互作分析表明Pia2_(CC)形成同源復(fù)合物的最小功能單位是Pia2_(NtNN(1-140))。2.Pia1_(CC),Pia2_(CC)與AvrPia的體內(nèi)互作前期研究證明Pia1_(CC),Pia2_(CC)與AvrPia具有體外互作。為進(jìn)一步確定三者的體內(nèi)互作情況,本研究進(jìn)行了亞細(xì)胞定位、BiFC分析及Co-IP分析。亞細(xì)胞定位結(jié)果顯示Pia2_(CC)具有線粒體定位、核質(zhì)定位及混合定位的動(dòng)態(tài)變化模式,且完整的蛋白結(jié)構(gòu)是Pia2_(CC)存在線粒體定位所必需的條件。BiFC分析顯示,Pia2_(CC)與Pia1_(CC)、AvrPia互作的主要場所為線粒體,Pia1_(CC)與AvrPia的互作場所為細(xì)胞核及細(xì)胞質(zhì)。Co-IP實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了AvrPia與Pia1_(CC)、Pia2_(CC)互作。3.Pia1_(FL),Pia2_(FL)與AvrPia三者的功能及互作為明確Pia與AvrPia的互作模式,本研究利用基于熒光素酶報(bào)告基因的水稻原生質(zhì)體瞬時(shí)表達(dá)系統(tǒng)分析了三者的功能及互作關(guān)系。結(jié)果顯示,R基因中只有融合NLS或NES標(biāo)簽的Pia2_(FL)會發(fā)生自激活現(xiàn)象;AvrPia全長蛋白及成熟蛋白均能夠引起類HR的細(xì)胞凋亡反應(yīng)。Pia1_(FL)能夠抑制Pia2_(FL)-NLS或Pia2_(FL)-NES引起的自激活。同時(shí),Co-IP分析也表明Pia1_(FL)與Pia2_(FL)互作。此外,LUC實(shí)驗(yàn)顯示三基因共表達(dá)后能夠觸發(fā)一定程度的細(xì)胞凋亡反應(yīng),說明三基因組合存在互作。綜合前期研究結(jié)果,本研究證明Pia1和Pia2都能夠以直接的方式識別效應(yīng)子AvrPia。Pia1和Pia2通過各自的CC結(jié)構(gòu)域直接互作并形成復(fù)合體。當(dāng)病原菌入侵時(shí),Pia1的CtNL結(jié)構(gòu)域蛋白能夠識別AvrPia成熟蛋白,并通過Pia1與Pia2的互作把效應(yīng)子信號傳遞給Pia2;同時(shí),在AvrPia信號肽的誘導(dǎo)作用下,Pia2核質(zhì)間的運(yùn)輸被打斷,觸發(fā)下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,激活免疫反應(yīng)。
【關(guān)鍵詞】：稻瘟病 Pia AvrPia 互作
【學(xué)位授予單位】：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S435.111.41
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 1 前言11-17
• 1.1 植物抗病性的產(chǎn)生11
• 1.2 水稻稻瘟病抗病基因的研究概況11-13
• 1.2.1 稻瘟病抗病基因的研究意義11-12
• 1.2.2 稻瘟病抗病基因的研究進(jìn)展12
• 1.2.3 抗病基因的結(jié)構(gòu)、功能12-13
• 1.3 植物抗病蛋白亞細(xì)胞定位模式與功能的關(guān)系13-14
• 1.4 抗病基因與無毒基因互作的模式14-15
• 1.5 成對抗病基因與無毒基因的互作機(jī)制15-16
• 1.6 本研究的目的以及主要內(nèi)容16-17
• 2 材料與方法17-22
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料17-18
• 2.1.1 菌物材料17
• 2.1.2 植物材料17
• 2.1.3 主要試劑17-18
• 2.1.4 主要儀器設(shè)備18
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法18-22
• 2.2.1 酵母雙雜交（Y2H）實(shí)驗(yàn)18-19
• 2.2.2 亞細(xì)胞定位實(shí)驗(yàn)19-20
• 2.2.3 雙分子熒光互補(bǔ)（bimolecular fluorescence complemention, BiFC）實(shí)驗(yàn)20
• 2.2.4 利用水稻原生質(zhì)體進(jìn)行的免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)20-21
• 2.2.5 基于熒光素酶報(bào)告基因的水稻原生質(zhì)體瞬時(shí)表達(dá)實(shí)驗(yàn)21-22
• 3 結(jié)果與分析22-32
• 3.1 Pia2_(NtNN)截短蛋白的體外自身互作22-24
• 3.2 Pia1_(CC)與Pia2_(CC)的互作分析24-28
• 3.2.1 Pia1_(CC)及Pia2_(CC)的亞細(xì)胞定位24-27
• 3.2.2 Pia1_(CC)與Pia2_(CC)的體內(nèi)互作27-28
• 3.3 Pia1_(CC)、Pia2_(CC)與AvrPia的體內(nèi)互作28-30
• 3.3.1 Pia1_(CC)與AvrPia的BiFC互作分析28
• 3.3.2 Pia2_(CC)與AvrPia的BiFC互作分析28-30
• 3.4 Pia1、Pia2與AvrPia三者的Co-IP互作分析30
• 3.5 Pia1、Pia2與AvrPia三者的功能及互作分析30-32
• 4 結(jié)論與討論32-36
• 4.1 蛋白功能表達(dá)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系32
• 4.2 抗病蛋白亞細(xì)胞定位與功能的關(guān)系32-33
• 4.3 Pia與AvrPia的互作模式33-35
• 4.4 本研究創(chuàng)新點(diǎn)35
• 4.5 下一步的研究設(shè)想35-36
• 致謝36-37
• 參考文獻(xiàn)37-46
• 附錄46
• 附錄A：實(shí)驗(yàn)方法46-55
• 附錄B：本研究所用引物總表55-59
• 附錄C：研究期間構(gòu)建載體列表59-63

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 溫小紅;謝明杰;姜健;楊寶靈;邵艷龍;何偉;劉麗;趙毅;;水稻稻瘟病防治方法研究進(jìn)展[J];中國農(nóng)學(xué)通報(bào);2013年03期

2 ;Characterization and fine mapping of the rice blast resistance gene Pia[J];Science China(Life Sciences);2011年04期

3 劉金靈;劉雄倫;戴良英;王國梁;;植物抗病基因結(jié)構(gòu)、功能及其進(jìn)化機(jī)制研究進(jìn)展(英文)[J];遺傳學(xué)報(bào);2007年09期

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本文編號：653329