基于蛋白组学技术的马铃薯晚疫病菌PAMP诱导免疫反应机制解析

发布时间：2020-08-15 14:38

【摘要】：马铃薯是我国第四大粮食作物,对维护我国粮食安全起重要作用,然而由Phytophthora infestans所引起的晚疫病严重威胁着马铃薯的生产。病原相关分子模式(PAMP)在进化上非常保守,由PAMP诱导免疫反应(PTI)可以为马铃薯提供更为持久的晚疫病抗性。INF1是研究地比较清楚的晚疫病菌分泌的一种PAMP。CF是晚疫病菌液体培养滤液,其中除了主要含有INF1外,还含有其它类型PAMP。本研究分别用i TRAQ和SWATH蛋白质组学技术对INF1和CF诱导后的本氏烟草进行蛋白定量分析,并结合生物信息学手段对采集到的蛋白数据进行分析,探索马铃薯晚疫病PAMP诱导免疫反应机制。主要结果如下:1.通过iTRAQ技术对INF1诱导8h后本氏烟草叶片进行蛋白分析,总共鉴定到2964个蛋白,其中32个受INF1诱导差异表达,包括15个上调表达蛋白和17个下调表达蛋白。2.进一步对8个上调表达的差异蛋白基因进行了功能验证,通过对目标蛋白基因进行病毒诱导沉默(VIGS)后注射瞬时表达INF1基因,发现ATP依赖的转运蛋白(K4CBY0)和60S核糖体蛋白(O24114)对INF1诱导的免疫反应非常必要。3.通过SWATH技术对CF分别诱导0 h、8 h、12 h、24 h、48 h后的本氏烟草叶片进行蛋白分析,总共鉴定到4401个蛋白。与0h鉴定到的蛋白表达量相比,有1771个在8 h、12 h、24 h、48 h 4个时间点中至少一个时间点受CF诱导差异表达。结果总共鉴定到984个上调表达蛋白和799个下调表达蛋白,而其中有12个蛋白非单纯上调或下调。4.对筛选到的1771个差异蛋白进行GO注释,发现这些差异蛋白主要定位在质体,其次是在蛋白复合体、胞质溶胶、细胞质和线粒体等细胞组份,其主要通过离子结合和氧化还原等活性,参与胞内生物合成代谢、小分子合成代谢、胞内氮化合物代谢和胁迫响应等生物学过程,还有部分蛋白参与细胞免疫和细胞凋亡等抗病相关的生物学过程。5.通过KEGG分析发现部分差异蛋白参与植-病互作、Ca2+信号转导和MAPK信号、氧化磷酸化、蛋白运输、苯丙氨酸代谢等途径。其中鉴定到一些已知参与PTI抗性的重要蛋白如BSK1、SGT1、HSP90和Nt CDPK2等,相关信号通路中新发现的蛋白很可能也在植物PTI抗性中扮演重要角色。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S435.32
【图文】：

免疫系统,植物,病原菌

华中农业大学 2018 届硕士研究生学位论文活一系列由蛋白磷酸化/去磷酸、乙酰化等生物学修饰介导的钙信号途径（及分裂原蛋白激酶信号传递通路（MAPKs），最终导致细胞壁的木质化、氧的产生、胼脂质的沉淀、病原相关蛋白的表达(Jones and Dangl 2006, BollHe 2009)。这一反应能抵抗大多数潜在病原微生物的侵染，且抗性持久，为 PAMP 诱导抗性（PAMP-triggered immunity，PTI）。在植物与病原菌长同进化过程中，病原菌发生进化并向植物细胞分泌具有 RXLR 结构域的胞应子（Cytoplastmic effector）来阻止 PTI 反应。而后植物又进化出了具有 NB结构的胞内免疫受体来识别这些胞内效应子进而诱导免疫（Effector-triggered immunity, ETI），被称为第二层胞内免疫系统，这层免应可以导致一种快速引起病原入侵部位细胞程序性死亡（Programmed cell PCD）的过敏性反应（Hypersensitive response, HR），进而限制病原菌进一蔓延。

活性氧,双相,诱导免疫

基于蛋白组学技术的马铃薯晚疫病菌 PAMP 诱导免疫反应机制解析RBOHB启动子的W-box结构域，调控RBOHB基因的上调表达，从而导致第二次活性氧爆发和细胞坏死免疫反应(Ishihama et al 2011,Adachi et al 2015, Derevninaet al 2016)。在被鉴定出的大量效应子中，只有AVR3aKI抑制elicitin诱导免疫反应的机制被研究地比较清楚，AVR3aKI通过靶定并稳定U-box E3泛素连接酶CMPG1来负调控INF1诱导细胞坏死(Bos et al 2010, Gilroy et al 2011)（图 2）。

基于蛋白组学技术的马铃薯晚疫病菌PAMP诱导免疫反应机制解析

INF1在本氏烟中成功表达Fig.3INF1wassuccessfullyexpressedinN.benthamiana

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