由小麥葉銹菌（Puccinia triticina, Pt）引起的小麥葉銹病是影響小麥（Triticum aestivum）穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的一類重要病害。Pt產(chǎn)生的吸器是產(chǎn)生效應(yīng)蛋白的主要場(chǎng)所,而效應(yīng)蛋白是Pt致病的關(guān)鍵。為明確這些效應(yīng)蛋白在與寄主互作過(guò)程中的表達(dá)特性,本研究在利用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序獲得635個(gè)小麥葉銹菌候選效應(yīng)蛋白的基礎(chǔ)上,從中隨機(jī)選取了10個(gè)候選效應(yīng)蛋白進(jìn)行結(jié)構(gòu)及qRT-PCR分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些蛋白符合真菌效應(yīng)蛋白的基本結(jié)構(gòu)特性,并且與已經(jīng)報(bào)道的小麥葉銹菌生理小種BBBD和小麥稈銹菌（P. graminis f.sp. tritici）高度同源,其中3個(gè)基因含有已知的保守結(jié)構(gòu)域[Y/F/W]xC,1個(gè)含有[L/I]xAR結(jié)構(gòu)域,2個(gè)蛋白具有糖基水解活性,1個(gè)蛋白具有雙加氧酶活性。qRT-PCR分析發(fā)現(xiàn),有6個(gè)候選效應(yīng)蛋白表現(xiàn)為后期誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá),有4個(gè)基因分別在6～48 hpi呈現(xiàn)前期誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)。研究結(jié)果為揭示小麥與葉銹菌的互作機(jī)制奠定了基礎(chǔ),同時(shí)更利于小麥葉銹菌效應(yīng)蛋白的深入研究。 

【文章來(lái)源】：農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報(bào). 2020,28(07)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：10 頁(yè)

【部分圖文】：

瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)RNA結(jié)果

對(duì)這10個(gè)候選效應(yīng)蛋白進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)所有測(cè)試基因均含有豐富的半胱氨酸殘基。對(duì)氨基酸大小統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)7個(gè)候選效應(yīng)蛋白小于300個(gè)氨基酸，Pt65276、Pt16696和Pt70001的氨基酸個(gè)數(shù)超過(guò)300個(gè)。利用NCBI進(jìn)行Blast比對(duì)發(fā)現(xiàn)10個(gè)候選效應(yīng)蛋白均為假定蛋白并且與小麥葉銹菌BBBD和小麥稈銹菌具有同源性。利用Perl軟件對(duì)其進(jìn)行已知的基序搜索，發(fā)現(xiàn)Pt87611、Pt87613、Pt65276含有白粉菌[Y/F/W]x C結(jié)構(gòu)域；Pt89171含有稻瘟菌[L/I]x AR結(jié)構(gòu)域，其余基因不含有已知結(jié)構(gòu)域(表2)。對(duì)3個(gè)含有[Y/F/W]x C結(jié)構(gòu)域的基因進(jìn)行序列比對(duì)發(fā)現(xiàn)三者之間并無(wú)相似性(圖2)。Pfam搜索family和domain發(fā)現(xiàn)Pt16696和Pt70001都屬于Glycosyl hydrolase family，但序列比對(duì)發(fā)現(xiàn)二者同源性僅為29%；而Pt65276含有Dioxygenase domain (表3)。2.3 候選效應(yīng)蛋白的基因表達(dá)特性分析

近年來(lái)，真菌病原物的分泌產(chǎn)物備受關(guān)注，一些效應(yīng)蛋白已經(jīng)被證實(shí)在寄主—病原物互作過(guò)程中發(fā)揮重要的毒性作用。為了進(jìn)一步深入對(duì)小麥與葉銹菌間毒性與無(wú)毒性機(jī)制的研究，本研究團(tuán)隊(duì)前期利用生物信息學(xué)方法對(duì)文庫(kù)中的CDS序列進(jìn)行預(yù)測(cè)，共獲得了635個(gè)候選效應(yīng)蛋白(未發(fā)表)。本研究在此基礎(chǔ)上隨機(jī)選取了10個(gè)候選效應(yīng)蛋白進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)其均富含半胱氨酸，而且7個(gè)基因的氨基酸個(gè)數(shù)小于300個(gè)，這些均符合真菌效應(yīng)蛋白的特性(Humira et al.,2016;Wit et al.,2009)。但是也存在特殊的效應(yīng)蛋白，Pt65276、Pt16696和Pt70001的氨基酸個(gè)數(shù)超過(guò)300個(gè)(表2)。有研究報(bào)道亞麻銹菌效應(yīng)蛋白AvrM具有314個(gè)氨基酸，但只含有1個(gè)半胱氨酸(Catanzariti et al.,2006)，可見(jiàn)效應(yīng)蛋白的種類存在例外，在研究時(shí)需要更多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充說(shuō)明，來(lái)豐富和優(yōu)化效應(yīng)蛋白的篩選。本研究利用NCBI進(jìn)行Blast比對(duì)發(fā)現(xiàn)10個(gè)候選效應(yīng)蛋白均為假定蛋白并且與小麥葉銹菌BBBD和小麥稈銹菌具有同源性，說(shuō)明篩選到的效應(yīng)蛋白是來(lái)自于銹菌，篩選結(jié)果為葉銹菌效應(yīng)蛋白的研究奠定了基礎(chǔ)。利用Perl軟件對(duì)其進(jìn)行已知的motif搜索，發(fā)現(xiàn)Pt87611、Pt87613、Pt65276含有白粉菌[Y/F/W]x C結(jié)構(gòu)域(圖2);Pt89171含有稻瘟菌[L/I]x AR結(jié)構(gòu)域，其余基因不含有已知結(jié)構(gòu)域(表2)。說(shuō)明小麥葉銹菌中的效應(yīng)蛋白與其他真菌效應(yīng)蛋白存在同源性但同時(shí)也存在豐富的多樣性及特異性，具體到這些保守結(jié)構(gòu)域在銹菌中的功能還有待于深入研究。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]條銹菌效應(yīng)子Pst30抑制植物的胼胝質(zhì)和活性氧積累[J]. 王力坤,樊昕,湯春蕾,康振生,王曉杰.  植物病理學(xué)報(bào). 2020(02)
[2]小麥條銹菌效應(yīng)蛋白HASP2抑制寄主免疫反應(yīng)[J]. 季森,趙夢(mèng)鑫,徐靜華,湯春蕾,康振生,王曉杰.  植物病理學(xué)報(bào). 2019(03)
[3]小麥條銹菌效應(yīng)蛋白基因PSTG23616的時(shí)空表達(dá)特征分析[J]. 宋平,譚成龍,郭嘉,戚拓,劉芃,郭軍.  西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào). 2016(09)
[4]稻瘟病菌一個(gè)假定苯基丙酮單加氧酶基因（MoPAMO1）的功能分析[J]. 吳麗民,卞文印,胡芳輝,連永樂(lè),王宗華,魯國(guó)東.  農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報(bào). 2013(05)
[5]小麥品種對(duì)條銹病低反應(yīng)型抗性的組織學(xué)和超微結(jié)構(gòu)研究[J]. 康振生,王瑤,黃麗麗,魏國(guó)榮,趙杰.  中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué). 2003(09)
[6]小麥葉銹菌在感病寄主上發(fā)育的組織病理學(xué)和超微結(jié)構(gòu)研究[J]. 黃國(guó)紅,康振生,朱之堉,李振歧.  植物病理學(xué)報(bào). 2003(01)
[7]不同抗病性小麥品種上白粉菌吸器發(fā)育超微結(jié)構(gòu)研究[J]. 胡東維,李振岐,康振生.  菌物系統(tǒng). 1997(02)
[8]小麥條銹菌吸器超微結(jié)構(gòu)和細(xì)胞化學(xué)的研究[J]. 康振生,李振岐,J.莊約蘭,R.羅林格.  真菌學(xué)報(bào). 1994(01)

碩士論文
[1]小麥與葉銹菌互作中細(xì)胞程序性死亡的研究[D]. 白志英.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2002



本文編號(hào)：3387972