大豆疫霉Ras GTPase蛋白PsARF1的功能研究

【摘要】大豆是世界上重要的经济作物之一,大豆疫霉(Phytophthorasojae)能够侵染大豆引起幼苗猝倒和成株的根腐病,给世界的大豆产业带来了巨额的经济损失。该菌的无性生活史对于病害在大田里迅速流行起着重要的作用,随着大豆疫霉全基因组测序的完成,研究者可以在分子水平上对基因的转录模式进行研究分析,为完善人们对大豆疫霉分子致病机制的了解提供了新的研究方法。大豆疫霉在侵染植物的过程中会产生大量的效应分子来破坏植物的抗病性,而植物则会通过抗病基因识别这些效应分子做出反应,明确这些效应分子从大豆疫霉细胞内到细胞外的分泌途径十分重要。囊泡运输是细胞内物质转运的一种基本运输方式根据其衣被蛋白的不同分为COPI.COPII和网格蛋白衣被囊泡三种,COPI衣被囊泡主要负责高尔基体到内质网的物质运输。ARF1是小G蛋白Ras家族的成员,它是COPI衣被囊泡形成所不可缺少的,也是膜转运过程的重要调控因子。本文利用生物信息学方法在大豆疫霉基因组中预测到了编码ARF1的基因,通过分析发现该基因在进化过程中是高度保守的。对这个基因在大豆疫霉5个无性发育阶段和5个侵染阶段的表达水平进行了分析,发现它在这十个阶段都有表达,但在侵染阶段具有较高的转录水平,该结果说明PsARF1在大豆疫霉侵染过程中发挥了重要作用。本研究通过PEG介导的原生质体转化方法在大豆疫霉菌P6497(race2)中对PsARF1进行稳定转化,筛选到3个沉默突变体。用沉默突变体接种大豆黄化苗下胚轴可观察到突变体致病能力明显减弱,且病斑在创伤和非创伤大豆黄化苗下胚轴上的扩展能力都受到一定的抑制,通过显微观察证实沉默突变体菌丝穿透黄化苗表皮层的能力和在细胞间扩展的能力较野生型明显减弱,说明PsARF1在大豆疫霉侵染寄主的过程中发挥了重要作用。通过对沉默突变体的表型分析发现PsARF1的沉默会影响菌落的生长速率及休止孢的萌发,但并不会影响其细胞壁的完整性。进一步的实验观察发现沉默突变体清除过氧化氢及胼胝质的能力明显减弱,说明PsARF1的沉默能影响大豆疫霉对植物基础防卫反应的有效应答。同时发现突变体胞内酶漆酶的分泌量也明显减少。大量研究表明,PsARF1在大豆疫霉蛋白外泌过程中发挥了重要作用,且它是大豆疫霉生长发育以及致病过程中的一个重要调控因子。
【作者】黄轶丹；
【导师】王源超；
【作者基本信息】南京农业大学，植物病理学，2013，硕士
【关键词】大豆疫霉；小G蛋白ARF1；基因沉默；致病性；

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