小麦叶锈菌10个候选效应蛋白特点及其qRT-PCR分析
发布时间：2021-09-06 18:37
由小麦叶锈菌（Puccinia triticina, Pt）引起的小麦叶锈病是影响小麦（Triticum aestivum）稳产高产的一类重要病害。Pt产生的吸器是产生效应蛋白的主要场所,而效应蛋白是Pt致病的关键。为明确这些效应蛋白在与寄主互作过程中的表达特性,本研究在利用转录组测序获得635个小麦叶锈菌候选效应蛋白的基础上,从中随机选取了10个候选效应蛋白进行结构及qRT-PCR分析。结果发现这些蛋白符合真菌效应蛋白的基本结构特性,并且与已经报道的小麦叶锈菌生理小种BBBD和小麦秆锈菌（P. graminis f.sp. tritici）高度同源,其中3个基因含有已知的保守结构域[Y/F/W]xC,1个含有[L/I]xAR结构域,2个蛋白具有糖基水解活性,1个蛋白具有双加氧酶活性。qRT-PCR分析发现,有6个候选效应蛋白表现为后期诱导上调表达,有4个基因分别在6～48 hpi呈现前期诱导上调表达。研究结果为揭示小麦与叶锈菌的互作机制奠定了基础,同时更利于小麦叶锈菌效应蛋白的深入研究。
【文章来源】：农业生物技术学报. 2020,28(07)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
琼脂糖凝胶电泳检测RNA结果
对这10个候选效应蛋白进行分析发现所有测试基因均含有丰富的半胱氨酸残基。对氨基酸大小统计分析发现7个候选效应蛋白小于300个氨基酸，Pt65276、Pt16696和Pt70001的氨基酸个数超过300个。利用NCBI进行Blast比对发现10个候选效应蛋白均为假定蛋白并且与小麦叶锈菌BBBD和小麦秆锈菌具有同源性。利用Perl软件对其进行已知的基序搜索，发现Pt87611、Pt87613、Pt65276含有白粉菌[Y/F/W]x C结构域；Pt89171含有稻瘟菌[L/I]x AR结构域，其余基因不含有已知结构域(表2)。对3个含有[Y/F/W]x C结构域的基因进行序列比对发现三者之间并无相似性(图2)。Pfam搜索family和domain发现Pt16696和Pt70001都属于Glycosyl hydrolase family，但序列比对发现二者同源性仅为29%；而Pt65276含有Dioxygenase domain (表3)。2.3 候选效应蛋白的基因表达特性分析
近年来，真菌病原物的分泌产物备受关注，一些效应蛋白已经被证实在寄主—病原物互作过程中发挥重要的毒性作用。为了进一步深入对小麦与叶锈菌间毒性与无毒性机制的研究，本研究团队前期利用生物信息学方法对文库中的CDS序列进行预测，共获得了635个候选效应蛋白(未发表)。本研究在此基础上随机选取了10个候选效应蛋白进行结构分析，发现其均富含半胱氨酸，而且7个基因的氨基酸个数小于300个，这些均符合真菌效应蛋白的特性(Humira et al.,2016;Wit et al.,2009)。但是也存在特殊的效应蛋白，Pt65276、Pt16696和Pt70001的氨基酸个数超过300个(表2)。有研究报道亚麻锈菌效应蛋白AvrM具有314个氨基酸，但只含有1个半胱氨酸(Catanzariti et al.,2006)，可见效应蛋白的种类存在例外，在研究时需要更多的实验数据进行补充说明，来丰富和优化效应蛋白的筛选。本研究利用NCBI进行Blast比对发现10个候选效应蛋白均为假定蛋白并且与小麦叶锈菌BBBD和小麦秆锈菌具有同源性，说明筛选到的效应蛋白是来自于锈菌，筛选结果为叶锈菌效应蛋白的研究奠定了基础。利用Perl软件对其进行已知的motif搜索，发现Pt87611、Pt87613、Pt65276含有白粉菌[Y/F/W]x C结构域(图2);Pt89171含有稻瘟菌[L/I]x AR结构域，其余基因不含有已知结构域(表2)。说明小麦叶锈菌中的效应蛋白与其他真菌效应蛋白存在同源性但同时也存在丰富的多样性及特异性，具体到这些保守结构域在锈菌中的功能还有待于深入研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]条锈菌效应子Pst30抑制植物的胼胝质和活性氧积累[J]. 王力坤,樊昕,汤春蕾,康振生,王晓杰. 植物病理学报. 2020(02)
[2]小麦条锈菌效应蛋白HASP2抑制寄主免疫反应[J]. 季森,赵梦鑫,徐静华,汤春蕾,康振生,王晓杰. 植物病理学报. 2019(03)
[3]小麦条锈菌效应蛋白基因PSTG23616的时空表达特征分析[J]. 宋平,谭成龙,郭嘉,戚拓,刘芃,郭军. 西北农业学报. 2016(09)
[4]稻瘟病菌一个假定苯基丙酮单加氧酶基因（MoPAMO1）的功能分析[J]. 吴丽民,卞文印,胡芳辉,连永乐,王宗华,鲁国东. 农业生物技术学报. 2013(05)
[5]小麦品种对条锈病低反应型抗性的组织学和超微结构研究[J]. 康振生,王瑶,黄丽丽,魏国荣,赵杰. 中国农业科学. 2003(09)
[6]小麦叶锈菌在感病寄主上发育的组织病理学和超微结构研究[J]. 黄国红,康振生,朱之堉,李振歧. 植物病理学报. 2003(01)
[7]不同抗病性小麦品种上白粉菌吸器发育超微结构研究[J]. 胡东维,李振岐,康振生. 菌物系统. 1997(02)
[8]小麦条锈菌吸器超微结构和细胞化学的研究[J]. 康振生,李振岐,J.庄约兰,R.罗林格. 真菌学报. 1994(01)
硕士论文
[1]小麦与叶锈菌互作中细胞程序性死亡的研究[D]. 白志英.河北农业大学 2002
本文编号：3387972
【文章来源】：农业生物技术学报. 2020,28(07)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
琼脂糖凝胶电泳检测RNA结果
对这10个候选效应蛋白进行分析发现所有测试基因均含有丰富的半胱氨酸残基。对氨基酸大小统计分析发现7个候选效应蛋白小于300个氨基酸，Pt65276、Pt16696和Pt70001的氨基酸个数超过300个。利用NCBI进行Blast比对发现10个候选效应蛋白均为假定蛋白并且与小麦叶锈菌BBBD和小麦秆锈菌具有同源性。利用Perl软件对其进行已知的基序搜索，发现Pt87611、Pt87613、Pt65276含有白粉菌[Y/F/W]x C结构域；Pt89171含有稻瘟菌[L/I]x AR结构域，其余基因不含有已知结构域(表2)。对3个含有[Y/F/W]x C结构域的基因进行序列比对发现三者之间并无相似性(图2)。Pfam搜索family和domain发现Pt16696和Pt70001都属于Glycosyl hydrolase family，但序列比对发现二者同源性仅为29%；而Pt65276含有Dioxygenase domain (表3)。2.3 候选效应蛋白的基因表达特性分析
近年来，真菌病原物的分泌产物备受关注，一些效应蛋白已经被证实在寄主—病原物互作过程中发挥重要的毒性作用。为了进一步深入对小麦与叶锈菌间毒性与无毒性机制的研究，本研究团队前期利用生物信息学方法对文库中的CDS序列进行预测，共获得了635个候选效应蛋白(未发表)。本研究在此基础上随机选取了10个候选效应蛋白进行结构分析，发现其均富含半胱氨酸，而且7个基因的氨基酸个数小于300个，这些均符合真菌效应蛋白的特性(Humira et al.,2016;Wit et al.,2009)。但是也存在特殊的效应蛋白，Pt65276、Pt16696和Pt70001的氨基酸个数超过300个(表2)。有研究报道亚麻锈菌效应蛋白AvrM具有314个氨基酸，但只含有1个半胱氨酸(Catanzariti et al.,2006)，可见效应蛋白的种类存在例外，在研究时需要更多的实验数据进行补充说明，来丰富和优化效应蛋白的筛选。本研究利用NCBI进行Blast比对发现10个候选效应蛋白均为假定蛋白并且与小麦叶锈菌BBBD和小麦秆锈菌具有同源性，说明筛选到的效应蛋白是来自于锈菌，筛选结果为叶锈菌效应蛋白的研究奠定了基础。利用Perl软件对其进行已知的motif搜索，发现Pt87611、Pt87613、Pt65276含有白粉菌[Y/F/W]x C结构域(图2);Pt89171含有稻瘟菌[L/I]x AR结构域，其余基因不含有已知结构域(表2)。说明小麦叶锈菌中的效应蛋白与其他真菌效应蛋白存在同源性但同时也存在丰富的多样性及特异性，具体到这些保守结构域在锈菌中的功能还有待于深入研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]条锈菌效应子Pst30抑制植物的胼胝质和活性氧积累[J]. 王力坤,樊昕,汤春蕾,康振生,王晓杰. 植物病理学报. 2020(02)
[2]小麦条锈菌效应蛋白HASP2抑制寄主免疫反应[J]. 季森,赵梦鑫,徐静华,汤春蕾,康振生,王晓杰. 植物病理学报. 2019(03)
[3]小麦条锈菌效应蛋白基因PSTG23616的时空表达特征分析[J]. 宋平,谭成龙,郭嘉,戚拓,刘芃,郭军. 西北农业学报. 2016(09)
[4]稻瘟病菌一个假定苯基丙酮单加氧酶基因（MoPAMO1）的功能分析[J]. 吴丽民,卞文印,胡芳辉,连永乐,王宗华,鲁国东. 农业生物技术学报. 2013(05)
[5]小麦品种对条锈病低反应型抗性的组织学和超微结构研究[J]. 康振生,王瑶,黄丽丽,魏国荣,赵杰. 中国农业科学. 2003(09)
[6]小麦叶锈菌在感病寄主上发育的组织病理学和超微结构研究[J]. 黄国红,康振生,朱之堉,李振歧. 植物病理学报. 2003(01)
[7]不同抗病性小麦品种上白粉菌吸器发育超微结构研究[J]. 胡东维,李振岐,康振生. 菌物系统. 1997(02)
[8]小麦条锈菌吸器超微结构和细胞化学的研究[J]. 康振生,李振岐,J.庄约兰,R.罗林格. 真菌学报. 1994(01)
硕士论文
[1]小麦与叶锈菌互作中细胞程序性死亡的研究[D]. 白志英.河北农业大学 2002
本文编号：3387972
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/dzwbhlw/3387972.html
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