【摘要】：類受體胞質激酶(receptor-like cytoplasmic kinase,RLCK)是一類無胞外信號肽結構域和跨膜結構域的激酶家族。在植物中,RLCK主要通過磷酸化下游靶蛋白的方式來參與多種生理功能,包括植物生長、各種植物激素信號的轉導、非生物脅迫和生物脅迫應答等(何含杰,2014)。BIK1(Botrytis-induced kinase 1)是一種重要的植物類受體胞質激酶,是作用于多個免疫受體下游的樞紐蛋白,調控多條免疫防御反應。研究表明,植物先天性免疫信號主要依靠RLK/RLCK復合物的磷酸化和轉磷酸化,而AtBIK1亦被證明可以與包括FLS2、BAK1、PEPRs等在內的多種模式識別受體發(fā)生磷酸化,因此,研究擬南芥BIK1響應激發(fā)植物對病原菌等的防御免疫反應機理,對植物抗病具有重要作用。同樣地,蘋果中的BIK1是否具有與擬南芥相同的免疫作用,或者,會發(fā)生怎樣的調控機理變化,目前少有報道。因此,在本次研究中,我們分別克隆了蘋果中的兩個BIK1同源基因MdBIK1-1、MdBIK1-2,并進行了相關的生物信息學分析,獲得了超表達的轉基因蘋果‘王林’愈傷。通過對轉基因愈傷進行幾種病菌的接種處理,觀察MdBIK1在蘋果中的抗病性,為接下來研究其在蛋白信號響應以及免疫平衡調節(jié)方面的作用奠定基礎。本次研究的主要結果如下:1.以實驗室已有的‘嘎啦’組培苗所獲得的cDNA為模板克隆獲得蘋果中BIK1的兩個同源基因:MdBIK1-1、MdBIK1-2。通過生物信息學分析表明,蘋果中的BIK1同樣不含胞外信號肽和跨膜結構域,只含有胞內激酶域,并且BIK1屬于一種非受體雙重特異性激酶,所具有生物酪氨酸和絲氨酸/蘇氨酸激酶活性對植物免疫信號的傳導具有重要意義。2.對獲得的轉基因愈傷進行包括灰霉病、腐爛病兩種真菌的接菌測試,發(fā)現(xiàn)超表達的MdBIK1-2轉基因愈傷對灰霉病菌的擴展表現(xiàn)出明顯的抑制作用,并且更易受到腐爛病的侵染。3.將接種灰霉病菌的普通蘋果‘王林’愈傷和MdBIK1-2的超表達愈傷送轉錄組測序,發(fā)現(xiàn)接種灰霉病的轉基因愈傷對植物激素信號轉導等途徑產生較為明顯的影響。4.以實驗室已有的MdBAK1的轉基因超表達愈傷為基礎,再次轉入MdBIK1基因,得到了MdBAK1-MdBIK1雙基因超表達愈傷,接菌發(fā)現(xiàn),MdBAK1-MdBIK1雙基因超表達愈傷使輪紋病的擴展受到抑制,推測二者在植物先天性免疫方面可能共同發(fā)揮作用。
【圖文】：

圖 1-1 類受體胞質激酶（RLCKs）在植物免疫和生長發(fā)育方面功能的例子(Lin et al,2013)Fig.1-1 Examples of receptor-like cytoplasmic kinases (RLCKs) functions in plant immunity and development (Lin etal, 2013)1.2.2 RLCK 的生物學功能1.2.2.1 調控植物的生長發(fā)育植物的生長發(fā)育狀況因所處環(huán)境的復雜多變性，會受到各種因素如自身遺傳特性、外界環(huán)境優(yōu)劣等的影響。植物之所以能夠健康生長，究其根本，主要是由于植物自身在面對不同的環(huán)境條件時能夠及時做出反應，維持自身穩(wěn)態(tài)（Vanstraelen et al, 2012）。植物維持自身穩(wěn)態(tài)的平衡主要依靠六大激素的信號傳遞，，而類受體胞質激酶又恰恰是植物激素信號傳導的關鍵調節(jié)因子。比如，BSK 作為 BR 信號通路的下游信號分子（Kim etal,2009; Tang et al,2008），參與植物 BR 信號的轉導，從而影響植物胚軸和根的發(fā)育，已驗證出的有擬南芥的類受體胞質激酶 AtBSK3 基因。同樣地通過 BR 信號發(fā)揮調節(jié)植物

PK28（Liangetal;Monaghanetal,2014）。在此基礎上，Wang 等人發(fā)現(xiàn)了反向調節(jié)兩個同源 E3 連接酶——PUB25 和 PUB26。這兩個植物 U-box 蛋白的狀態(tài)與 BIK大小息息相關：G 蛋白抑制 PUB25/26 活性來穩(wěn)定 BIK1，而 CPK28 則通過增25/26 活性來促進 BIK1 降解。有趣的是，PUB25/26 特異性靶向未激活的 BIK1，制活化的 BIK1 庫的大小，其中 G 蛋白、PUB25/26 和 CPK28 形成信號模塊，不總量，還調節(jié)植物免疫反應前后激活的 BIK1 蛋白的比例，從而控制免疫穩(wěn)態(tài)（Wa,2018）。這些研究結果揭示了一個多蛋白質調控模塊，使得免疫反應的調節(jié)機制體和緊密。BIK1 在免疫穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要的調節(jié)作用。首先，BIK1 磷酸化是 BIK1 激活的前提蛋白磷酸酶 PP2C38 的負調控（Couto et al,2016）。 其次，BIK1 的穩(wěn)定性受到2 / XLG3（Gα），AGB1（Gβ）和 AGG1 / AGG2（Gγ）組成的異源三聚體 G 蛋白調控，同時也受到泛素蛋白酶體系統(tǒng)（鈣依賴蛋白酶 CPK28）的反向調控（Liang16;Monaghan et al,2014）。
【學位授予單位】：山東農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S436.611.1

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本文編號：2615107