GhMYB43調(diào)控棉花抗黃萎病菌的機(jī)制解析
發(fā)布時(shí)間：2021-01-05 23:57
植物在自然環(huán)境中生存,隨時(shí)都要面臨病原菌的侵害。在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中,植物建立了自己的免疫系統(tǒng)去感知和響應(yīng)生物脅迫,激活體內(nèi)免疫應(yīng)答反應(yīng)來(lái)保護(hù)自身不受侵害。GhLac1是棉花中能夠介導(dǎo)對(duì)黃萎病菌、棉鈴蟲(chóng)、蚜蟲(chóng)產(chǎn)生廣譜抗性的基因,其表達(dá)水平受相應(yīng)生物脅迫的誘導(dǎo)表達(dá);為進(jìn)一步解析GhLac1調(diào)控棉花抗性響應(yīng)的分子機(jī)制,本研究前期利用酵母單雜交（Yeast one hybird）篩選GhLac1上游調(diào)控因子,其中GhMYB43（GhD12G0544）能夠顯著激活GhLac1的表達(dá)。本研究以GhMYB43為研究對(duì)象,探討其在響應(yīng)棉花黃萎病菌入侵后的功能及其抗病分子機(jī)制,取得主要結(jié)果如下:1.克隆了GhMYB43基因全長(zhǎng)序列并對(duì)其保守結(jié)構(gòu)域和亞細(xì)胞定位進(jìn)行分析。結(jié)果顯示:GhMYB43位于陸地棉（Gossypium hirsutum）Dt亞組第12號(hào)染色體上,其開(kāi)放閱讀框長(zhǎng)（Open Reading Frame,ORF）1131bp,包含2個(gè)內(nèi)含子和3個(gè)外顯子,編碼1個(gè)含376個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì),具有兩個(gè)高度保守的MYB結(jié)構(gòu)域,屬于典型的R2R3-MYB類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子。因其與擬南芥（...
【文章來(lái)源】：石河子大學(xué)新疆維吾爾自治區(qū) 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：54 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
植物免疫和病原物共進(jìn)化的‘zigzag’模型（引自Jonesetal.,2006）
GhMYB43調(diào)控棉花抗黃萎病菌的機(jī)制解析5圖1-3茉莉酸轉(zhuǎn)運(yùn)和信號(hào)通路的工作模型（引自JingjunRuanetal，2019)Fig1-3Theworkingmodelofjasmonicacidtransportandsignalingpathway.（JingjunRuanetal，2019）SA與JA拮抗作用也是另一大研究熱點(diǎn)。在個(gè)體基因表達(dá)水平上，JA和SA信號(hào)通路之間往往是相互拮抗的，針對(duì)不同的情況會(huì)有選擇性的受誘導(dǎo)表達(dá)來(lái)抵抗特定的病原菌[53,54]。LeonReyes等人報(bào)道了SA對(duì)JA信號(hào)通路的抑制獨(dú)立于JA的生物合成[55]。盡管SA抑制了JA生物合成的一系列基因，如LOX2、AOS、AOC2和OPR3，但作者證明外源SA抑制了JA誘導(dǎo)的標(biāo)記基因PDF1.2在AOS突變體中的表達(dá)，其水平與野生型植物相同，抑制發(fā)生在JA路徑的下游，在JA受體coi1突變體中，ERF1或ORA59誘導(dǎo)PDF1.2也被SA抑制[56]。1.3木質(zhì)素代謝與植物免疫調(diào)控木質(zhì)素是生物圈中占有機(jī)碳含量30%的第二大生物聚合物[57]，是植物細(xì)胞中苯丙氨酸代謝途徑產(chǎn)生的重要次生代謝產(chǎn)物之一，在植物生物及非生物逆境中發(fā)揮了重要作用。作為一種復(fù)雜的酚醛聚合物，木質(zhì)素是維管植物次生細(xì)胞壁(SCWs)的重要組成部分[58]，可以增強(qiáng)植物細(xì)胞壁的剛性和疏水性，通過(guò)植物維管束促進(jìn)礦物質(zhì)的運(yùn)輸[59]。此外，木質(zhì)素是防止害蟲(chóng)和病原體的重要屏障[60]，廣泛參與植物抗倒伏和應(yīng)對(duì)各種環(huán)境脅迫等過(guò)程。木質(zhì)素的生物合成是在特定細(xì)胞類(lèi)型的SCWs中沉積的，受發(fā)育信號(hào)和環(huán)境刺激，如光照、損傷和病原體感染等控制[61,62]，其過(guò)程是一個(gè)非常復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，分為三個(gè)過(guò)程：木質(zhì)素單體的生物合成，運(yùn)輸和聚合。木質(zhì)素通常通過(guò)過(guò)氧化物酶（POD）和漆酶（LAC）與三種主要類(lèi)型的木質(zhì)素單體（芥子醇，S型；松柏醇，G型和對(duì)香豆醇，H型）聚合[13,55,63-65]。此外，木質(zhì)素亞基也包括一些其他的化合物，比如羥基肉桂醛、三嗪黃酮
3.3結(jié)果與分析3.3.1GhMYB43亞細(xì)胞定位分析為深入了解GhMYB43的生物學(xué)功能，我們采用煙草瞬時(shí)轉(zhuǎn)化的方法對(duì)其亞細(xì)胞定位進(jìn)行了分析。我們將分別轉(zhuǎn)化35S:GhMYB43-GFP融合表達(dá)載體、空載（35S-GFP）的農(nóng)桿菌注射于煙草幼嫩葉片下表皮細(xì)胞。通過(guò)激光共聚焦顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)化空載（35S-GFP）的煙草幼嫩葉片細(xì)胞中在細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)以及細(xì)胞核中均能觀察到綠色熒光，而35S:GhMYB43-GFP與核Marker基因AtHY5共定位于細(xì)胞核（圖3-1）。因此我們認(rèn)為GhMYB43是一個(gè)核定位蛋白，符合一般轉(zhuǎn)錄因子特征。注：Bar=20umNote:Bar=20um圖3-1GhMYB43亞細(xì)胞定位Figure3-1SubcellularlocalizationofGhMYB43
本文編號(hào)：2959529
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【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
植物免疫和病原物共進(jìn)化的‘zigzag’模型（引自Jonesetal.,2006）
GhMYB43調(diào)控棉花抗黃萎病菌的機(jī)制解析5圖1-3茉莉酸轉(zhuǎn)運(yùn)和信號(hào)通路的工作模型（引自JingjunRuanetal，2019)Fig1-3Theworkingmodelofjasmonicacidtransportandsignalingpathway.（JingjunRuanetal，2019）SA與JA拮抗作用也是另一大研究熱點(diǎn)。在個(gè)體基因表達(dá)水平上，JA和SA信號(hào)通路之間往往是相互拮抗的，針對(duì)不同的情況會(huì)有選擇性的受誘導(dǎo)表達(dá)來(lái)抵抗特定的病原菌[53,54]。LeonReyes等人報(bào)道了SA對(duì)JA信號(hào)通路的抑制獨(dú)立于JA的生物合成[55]。盡管SA抑制了JA生物合成的一系列基因，如LOX2、AOS、AOC2和OPR3，但作者證明外源SA抑制了JA誘導(dǎo)的標(biāo)記基因PDF1.2在AOS突變體中的表達(dá)，其水平與野生型植物相同，抑制發(fā)生在JA路徑的下游，在JA受體coi1突變體中，ERF1或ORA59誘導(dǎo)PDF1.2也被SA抑制[56]。1.3木質(zhì)素代謝與植物免疫調(diào)控木質(zhì)素是生物圈中占有機(jī)碳含量30%的第二大生物聚合物[57]，是植物細(xì)胞中苯丙氨酸代謝途徑產(chǎn)生的重要次生代謝產(chǎn)物之一，在植物生物及非生物逆境中發(fā)揮了重要作用。作為一種復(fù)雜的酚醛聚合物，木質(zhì)素是維管植物次生細(xì)胞壁(SCWs)的重要組成部分[58]，可以增強(qiáng)植物細(xì)胞壁的剛性和疏水性，通過(guò)植物維管束促進(jìn)礦物質(zhì)的運(yùn)輸[59]。此外，木質(zhì)素是防止害蟲(chóng)和病原體的重要屏障[60]，廣泛參與植物抗倒伏和應(yīng)對(duì)各種環(huán)境脅迫等過(guò)程。木質(zhì)素的生物合成是在特定細(xì)胞類(lèi)型的SCWs中沉積的，受發(fā)育信號(hào)和環(huán)境刺激，如光照、損傷和病原體感染等控制[61,62]，其過(guò)程是一個(gè)非常復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，分為三個(gè)過(guò)程：木質(zhì)素單體的生物合成，運(yùn)輸和聚合。木質(zhì)素通常通過(guò)過(guò)氧化物酶（POD）和漆酶（LAC）與三種主要類(lèi)型的木質(zhì)素單體（芥子醇，S型；松柏醇，G型和對(duì)香豆醇，H型）聚合[13,55,63-65]。此外，木質(zhì)素亞基也包括一些其他的化合物，比如羥基肉桂醛、三嗪黃酮
3.3結(jié)果與分析3.3.1GhMYB43亞細(xì)胞定位分析為深入了解GhMYB43的生物學(xué)功能，我們采用煙草瞬時(shí)轉(zhuǎn)化的方法對(duì)其亞細(xì)胞定位進(jìn)行了分析。我們將分別轉(zhuǎn)化35S:GhMYB43-GFP融合表達(dá)載體、空載（35S-GFP）的農(nóng)桿菌注射于煙草幼嫩葉片下表皮細(xì)胞。通過(guò)激光共聚焦顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)化空載（35S-GFP）的煙草幼嫩葉片細(xì)胞中在細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)以及細(xì)胞核中均能觀察到綠色熒光，而35S:GhMYB43-GFP與核Marker基因AtHY5共定位于細(xì)胞核（圖3-1）。因此我們認(rèn)為GhMYB43是一個(gè)核定位蛋白，符合一般轉(zhuǎn)錄因子特征。注：Bar=20umNote:Bar=20um圖3-1GhMYB43亞細(xì)胞定位Figure3-1SubcellularlocalizationofGhMYB43
本文編號(hào)：2959529
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