【摘要】：病原卵菌在侵染寄主的過程中,通過分泌大量的RxLR效應因子干擾植物,導致植物疫病的發(fā)生。實驗室前期研究發(fā)現RxLR145在辣椒疫霉侵染1.5h就開始大量表達,具有能夠引起煙草葉片壞死,抑制毒性蛋白BAX引起的煙草葉片細胞壞死等功能。本研究首先解析了RxLR145的三維結構。在此基礎上,結合PDB數據庫中的8個RxLR效應因子結構,全面總結了RxLR效應因子的結構特征。結構同源性比對發(fā)現,RxLR145和DNA/RNA結合蛋白在三維結構上具有很高的相似性。結合RxLR145表面分布大量正電荷,我們推測其可能通過特異性結合寄主體內一些DNA/RNA行使作用。為了驗證這一推論,本研究運用CHIP-Seq技術篩選了RxLR145在擬南芥中的特異性DNA結合序列,并利用EMSA、MST以及SPR驗證RxLR45確實可以和DNA序列進行特異性結合。為了更深入了解RxLR145作用機制,本研究進行了RxLR145的轉基因擬南芥的轉錄組測序,發(fā)現RxLR145能夠調控擬南芥中12849個基因的表達量。其中6322個基因表達下調,6527個基因上調。這些基因涉及到蛋白泛素化、磷酸化,植物和病原物互作,內質網中蛋白加工,調節(jié)自噬,內吞作用以及植物激素信號轉導等過程。而CHIP-Seq結果說明RxLR145結合的特異性DNA是位于這些通路中相關基因的上游的。二者結果相結合說明RxLR145通過行使轉錄因子的功能調控寄主的防衛(wèi)反應,具體結果如下:1、解析RxLR145效應因子的結構:每個晶體非對稱單元含有兩分子的RxLR145,N端RxLR-dEER區(qū)域沒有電子云密度,是無序的。C端由5個WY區(qū)域組成,每個WY區(qū)域都由4個α螺旋和三個無規(guī)則卷曲組成。每個WY之間由一個短的α螺旋(linker螺旋)相互連接。2、通過比對所有已報道RxLR效應因子結構發(fā)現:(1)WY區(qū)域構象差別集中在K-motif和第三個無規(guī)則折疊區(qū),說明這兩個區(qū)域承擔了大部分的進化壓力。(2)linker螺旋具有調節(jié)WY區(qū)域排列方式的作用,改變WY區(qū)域的排列方式可能是RxLR效應因子另一種潛在進化方式;(3)WY區(qū)域會發(fā)生motif缺失或改變;(4)所有的RxLR結構表面都分布有大量正電荷,暗示該類效應因子寄主內靶標可能是帶負電荷的。3、CHIP-Seq結果證明了RxLR145和MADS-box轉錄因子以及亮氨酸拉鏈轉錄因子的特異性識別序列結合,進而可能調控蛋白泛素化及磷酸化等途徑。4、RxLR145能調控擬南芥中12849個基因的表達量。其中6322個基因表達下調,6527個基因上調。這些基因涉及到蛋白泛素化、磷酸化,植物和病原物互作,內質網中蛋白加工,調節(jié)自噬,內吞作用以及植物激素信號轉導等過程。RxLR145的轉基因擬南芥RNA-Seq結果和CHIP-Seq結果顯示二者包含662種共有細胞通路。這些通路主要包括核糖體組成、轉錄、氨基酸代謝調控、植物泛素化以及蛋白磷酸化。這一結果表明RxLR145可能通過結合到能編碼泛素化及磷酸化蛋白的相關基因上,影響這些基因表達,從而抑制植物免疫反應的進行。
【圖文】：

有報道稱 RxLR-dEER 基序是通過和寄主細胞膜上的 PI3P 結合而進入寄主細胞的（Kale et al., 2010）。RxLR-dEER 保守域中，RxLR 己經被證明是必需的，dEER 序列在信號傳導中也有一定的作用。竇道龍證明，RxLR 序列中 L 是必需的，同時 R 被替換后病原侵染寄主數量大大減少（Dou et al., 2008）。但有研究質疑這種說法。首先，來自真菌的 Avr M和 Avr L567進入細胞并沒有 PI3P的參與。其次，AVR3a 和 PI3P結合位點是其 C 端帶正電荷的表面氨基酸（Yaeno et al., 2011）。目前對少數幾個 RxLR效應因子功能機制研究比較深入，比如 Avr3a 可通過穩(wěn)定泛素化連接酶 CMPG1 調控寄主防衛(wèi)反應（Bos et al., 2006）。Avr2和磷酸激酶 BSL1互作，涉及油菜素類固醇信號途徑（Saunders et al., 2012）。AvrBlb2 能夠阻止防衛(wèi)蛋白酶的分泌（Bozkurt et al.,2006）。Pi03192 和 NAC 轉錄因子互作阻止自身定位發(fā)生變化（McLellan et al., 2013）。PexRD2 和 MAP3K 互作阻止抗病信號途徑（King et al., 2014）。Pi04314 和一種磷酸酶PP1c 互作，促進致病疫霉的侵染（Boevink et al., 2016）。這些 RxLR 效應因子互作模式如圖 1-2 所示。

圖 1-2卵菌一些 RxLR效應因子作用模式Fig. 1-2 Binding partner of some RxLR effectors析，使我們更直觀的了解此類蛋白。2008 年菌的效應因子和 R 蛋白 AvrPto-Pto 的復合物機制，，為這類作用機制研究提供思路（Xiang庫中收錄了 8 個 RxLR 效應因子的結構，分別由 7 個 WY 區(qū)域組成，是目前報道的分子量最 ATR1，該蛋白除了 2 個 WY 區(qū)域，還含有Chou et al., 2011）；上述兩個蛋白的每個 Wα 螺旋被稱為“l(fā)inker”螺旋。從致病疫霉中分離白的 WY 區(qū)域之間并沒有“l(fā)inker”螺旋的存在，的 AIM 區(qū)域存在一個“l(fā)inker”螺旋（Maqbool 和 PexRD2 以及分離自辣椒疫霉的 AVR3a11
【學位授予單位】：山東農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S432.4

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 趙克明;陳雪;;辣椒疫病生物防治的研究進展[J];現代農業(yè);2011年07期

2 張運法;;X射線晶體學的誕生及其作用[J];化學工程與裝備;2010年05期

3 施蘊渝;吳季輝;;核磁共振波譜應用于結構生物學的研究進展[J];生物物理學報;2007年04期

4 嚴占勇;辣椒常見病害的診斷及其防治[J];植物醫(yī)生;2004年05期

5 王利國,李玲,彭永宏;植物真菌致病基因的研究進展[J];華南師范大學學報(自然科學版);2003年01期

6 易圖永,謝丙炎,張寶璽,高必達;辣椒疫病防治研究進展[J];中國蔬菜;2002年05期

7 丁建成,戚仁德,顧江濤,黃立方,王賀勝,劉愛卿;辣椒疫病發(fā)生原因與防治對策[J];安徽農業(yè)科學;2001年05期

8 魏玲玲,丁建;辣椒疫病發(fā)生規(guī)律及防治方法[J];江西植保;1999年02期

9 賈菊生;新疆辣椒疫病及防治研究[J];植物病理學報;1992年03期

10 周啟明,李林英,楊淑華;辣椒疫病的調查研究[J];中國蔬菜;1984年01期

相關博士學位論文 前1條

1 付麗;辣椒疫霉（Phytophthora capsici）果膠裂解酶基因克隆及功能研究[D];山東農業(yè)大學;2012年

相關碩士學位論文 前1條

1 楊曉燕;辣椒疫霉菌（Phytophthora capsici）細胞周期調控蛋白Pcsda1亞細胞定位和RxLR效應因子功能分析[D];山東農業(yè)大學;2016年

本文編號：2594920