StLTP10调控马铃薯抗晚疫病的机理研究
发布时间：2021-06-07 14:07
植物在生长发育过程中经常面临多种病原物威胁,为应对胁迫,它们在长期进化过程中演化出多种精妙的抗病调控路径,包括促分裂原活化蛋白激酶级联信号通路以及激素信号转导通路的激活,体内活性氧的爆发与清除,病程相关蛋白（pathogenesis-related proteins,PRs）的表达等。植物非特异性脂转移蛋白（non-specific lipid transfer proteins,ns LTPs）是一类广泛且大量存在的碱性小分子蛋白,属于PR家族。研究表明,该类蛋白在植物抗病防御过程中发挥重要作用。马铃薯（Solanum tuberosum）是世界第四大重要的粮食作物,其生长和品质经常面临病害的严重威胁。由致病疫霉（Phytophthora infestans）引发的晚疫病是马铃薯生产中常见的毁灭性病害。因此,挖掘和利用优良抗性基因用于培育优质、高产和抗病的马铃薯新品种尤为重要。迄今为止,有关马铃薯ns LTPs在抗病调节中的功能及其作用机理的研究鲜有报道。本研究,从马铃薯中筛选到一个受晚疫病菌诱导且表达显著上调的ns LTP家族基因St LTP10,并对其在植物抗病过程中的功能及分子...
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
植物抗病免疫机制（DoddsandRathjen,2010）
肫浣?行互作，从而激发比PTI更为强烈的ETI；第四阶段，病原菌为了突破障碍进一步入侵寄主，一方面通过使已被识别的效应因子发生变异来逃避寄主R基因的识别，另一方面通过产生一类新的效应子用以压制植物ETI免疫反应；最后阶段，寄主植物不会坐以待毙，也会根据变异的病原菌效应因子，进化出具特异识别功能的R基因来激发新的ETI免疫反应。总之，植物与病原菌长期互作并共同进化所表现出的Z字形局面，可更直观地揭示外界病原菌入侵的致病机制，同时能够为植物抗病分子机制的解析提供重要理论依据（JonesandDangl,2006）。图1-2植物与病原菌互作的Z字模型（JonathanandJeffery,2006）Fig.1-2Zigzagmodelillustratesthetheplantandpathogensinteraction(JonesandDangl2006)1.2.1植物PTI研究进展PTI作为植物防御外来病原菌入侵的首要防线，是植物抗病免疫应答的基础（BollerandFelix,2009）。植物PRRs能够快速识别大多数的病原菌，加上病原微生物的PAMPs趋向于高度保守的特性，使得植物可以在很短的时间内采取稳定有效的防御手段（BrutusandHe,2010）。大部分PRRs属于富含亮氨酸重复序列的类受体激酶家族，由三部分组成：参与识别病原菌的富亮氨酸胞外结构域，跨膜结构域以及丝氨酸/苏氨酸激酶胞质内结构域（Liuetal.,2017）。PRRs感知识别PAMPs后，PTI信号通路被迅速激活，引发植物细胞产生一系列典型的生理反应，包括质膜离子流、膜上的NADPH氧
山东农业大学博士学位论文13BAK1过表达植株，导致细胞死亡，从而使植株提前黄化枯萎。此外，研究发现，BAK1功能缺失突变体植株中PR1、PR2、PR5、PDF1.2防卫相关基因的表达量反而显著增加，表明植株的抗病性更多地依赖于类受体激酶，进而表明类受体激酶在植物防御响应中的重要作用（Gómez-GómezandBoiler,2000；Zipfeletal.,2006；Miyaetal.,2007；Lacombeetal.,2010）。图1-3拟南芥FLS2信号通路（SegonzacandZipfel,2011）Fig.1-3ModeloftheFLS2signallingpathwayinArabidopsis(SegonzacandZipfel,2011)1.2.2植物ETI研究进展一些致病力较强的病原微生物可通过分泌多种效应因子来突破植物的第一道免疫防线，为阻挡以这一方式入侵的病原菌，植物进化出第二道防线，即ETI免疫防御应答（JonesandDangl,2006）。病原菌可直接将产自自身分泌系统的效应因子注入寄主细胞内，一方面可以直接与PRRs互作来抑制植物PTI应答反应，另一方面还可以干扰PRRs所引发的一系列抗病信号的转导，从而抑制PTI响应。植物自身则可以在细胞内形成一些R基因，通过编码R蛋白来对病原菌效应因子进行识别，进而阻挡病原菌入侵。R蛋白是位于胞内得受体蛋白，具富含亮氨酸重复序列与核苷酸结合序列，可对病原菌Avr基因进行特异性识别。效应因子被R蛋白识别后，往往在病原菌侵染点发生细胞程序化死亡，出现过敏性死亡（HR），限制病原菌的进一步扩张。由病原菌所分泌的效应因子结构多样，且功能各不相同（Hannetal.,2010）。目前植物R蛋白对效应因子的识别主要有两种模式（图1-4），一种是“基因对基因”的直接识别模式，即寄主植物每个R基因都对应一个决定致病性的病原菌Avr基因，只有在两者存在的情况下，该基因对基因抗性才会发生。如果寄主植物体内不含有对应的R基
【参考文献】：
期刊论文
[1]马铃薯晚疫病抗性评价[J]. 黄强,舒婷,王钏,姜伟业. 江西农业. 2019(22)
[2]马铃薯晚疫病的发生原因、症状及防治[J]. 郑红梅. 现代畜牧科技. 2019(11)
[3]马铃薯晚疫病发生规律及防治技术[J]. 金毕新. 植物医生. 2013(06)
[4]A Novel Mitogen-Activated Protein Kinase Gene in Maize （Zea mays）,ZmMPK3,is Involved in Response to Diverse Environmental Cues[J]. Jinxiang Wang1,Haidong Ding2,Aying Zhang1,Fangfang Ma1,Jianmei Cao1 and Mingyi Jiang1,3 1College of Life Sciences,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China 2College of Biosciences and Biotechnology,Yangzhou University,Yangzhou 225009,China 3National Key Laboratory of Crop Genetics and Germplasm Enhancement,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China. Journal of Integrative Plant Biology. 2010(05)
[5]Induction of Protection against Paraquat-induced Oxidative Damage by Abscisic Acid in Maize Leaves is Mediated through Mitogen-activated Protein Kinase[J]. Hai-Dong Ding1,2, Xiao-Hua Zhang1, Shu-Cheng Xu3, Li-Li Sun1, Ming-Yi Jiang1,4, A-Ying Zhang1 and Yin-Gen Jin2 (1College of Life Sciences, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China; 2College of Biosciences and Biotechnology, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China; 3College of Life Sciences, Fuyang Teachers College, Fuyang 236032, China; 4National Key Laboratory of Crop Genetics and Germplasm Enhancement, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China). Journal of Integrative Plant Biology. 2009(10)
[6]一种新的植物钙调素结合蛋白[J]. 尚克进,凌启阆,李翠凤,曹又佳. Acta Biochimica et Biophysica Sinica. 1991 (05)
硕士论文
[1]马铃薯晚疫病抗性相关基因StDIR1和StDIR2的分离和表达[D]. 张洪伟.河北大学 2012
本文编号：3216720
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
植物抗病免疫机制（DoddsandRathjen,2010）
肫浣?行互作，从而激发比PTI更为强烈的ETI；第四阶段，病原菌为了突破障碍进一步入侵寄主，一方面通过使已被识别的效应因子发生变异来逃避寄主R基因的识别，另一方面通过产生一类新的效应子用以压制植物ETI免疫反应；最后阶段，寄主植物不会坐以待毙，也会根据变异的病原菌效应因子，进化出具特异识别功能的R基因来激发新的ETI免疫反应。总之，植物与病原菌长期互作并共同进化所表现出的Z字形局面，可更直观地揭示外界病原菌入侵的致病机制，同时能够为植物抗病分子机制的解析提供重要理论依据（JonesandDangl,2006）。图1-2植物与病原菌互作的Z字模型（JonathanandJeffery,2006）Fig.1-2Zigzagmodelillustratesthetheplantandpathogensinteraction(JonesandDangl2006)1.2.1植物PTI研究进展PTI作为植物防御外来病原菌入侵的首要防线，是植物抗病免疫应答的基础（BollerandFelix,2009）。植物PRRs能够快速识别大多数的病原菌，加上病原微生物的PAMPs趋向于高度保守的特性，使得植物可以在很短的时间内采取稳定有效的防御手段（BrutusandHe,2010）。大部分PRRs属于富含亮氨酸重复序列的类受体激酶家族，由三部分组成：参与识别病原菌的富亮氨酸胞外结构域，跨膜结构域以及丝氨酸/苏氨酸激酶胞质内结构域（Liuetal.,2017）。PRRs感知识别PAMPs后，PTI信号通路被迅速激活，引发植物细胞产生一系列典型的生理反应，包括质膜离子流、膜上的NADPH氧
山东农业大学博士学位论文13BAK1过表达植株，导致细胞死亡，从而使植株提前黄化枯萎。此外，研究发现，BAK1功能缺失突变体植株中PR1、PR2、PR5、PDF1.2防卫相关基因的表达量反而显著增加，表明植株的抗病性更多地依赖于类受体激酶，进而表明类受体激酶在植物防御响应中的重要作用（Gómez-GómezandBoiler,2000；Zipfeletal.,2006；Miyaetal.,2007；Lacombeetal.,2010）。图1-3拟南芥FLS2信号通路（SegonzacandZipfel,2011）Fig.1-3ModeloftheFLS2signallingpathwayinArabidopsis(SegonzacandZipfel,2011)1.2.2植物ETI研究进展一些致病力较强的病原微生物可通过分泌多种效应因子来突破植物的第一道免疫防线，为阻挡以这一方式入侵的病原菌，植物进化出第二道防线，即ETI免疫防御应答（JonesandDangl,2006）。病原菌可直接将产自自身分泌系统的效应因子注入寄主细胞内，一方面可以直接与PRRs互作来抑制植物PTI应答反应，另一方面还可以干扰PRRs所引发的一系列抗病信号的转导，从而抑制PTI响应。植物自身则可以在细胞内形成一些R基因，通过编码R蛋白来对病原菌效应因子进行识别，进而阻挡病原菌入侵。R蛋白是位于胞内得受体蛋白，具富含亮氨酸重复序列与核苷酸结合序列，可对病原菌Avr基因进行特异性识别。效应因子被R蛋白识别后，往往在病原菌侵染点发生细胞程序化死亡，出现过敏性死亡（HR），限制病原菌的进一步扩张。由病原菌所分泌的效应因子结构多样，且功能各不相同（Hannetal.,2010）。目前植物R蛋白对效应因子的识别主要有两种模式（图1-4），一种是“基因对基因”的直接识别模式，即寄主植物每个R基因都对应一个决定致病性的病原菌Avr基因，只有在两者存在的情况下，该基因对基因抗性才会发生。如果寄主植物体内不含有对应的R基
【参考文献】：
期刊论文
[1]马铃薯晚疫病抗性评价[J]. 黄强,舒婷,王钏,姜伟业. 江西农业. 2019(22)
[2]马铃薯晚疫病的发生原因、症状及防治[J]. 郑红梅. 现代畜牧科技. 2019(11)
[3]马铃薯晚疫病发生规律及防治技术[J]. 金毕新. 植物医生. 2013(06)
[4]A Novel Mitogen-Activated Protein Kinase Gene in Maize （Zea mays）,ZmMPK3,is Involved in Response to Diverse Environmental Cues[J]. Jinxiang Wang1,Haidong Ding2,Aying Zhang1,Fangfang Ma1,Jianmei Cao1 and Mingyi Jiang1,3 1College of Life Sciences,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China 2College of Biosciences and Biotechnology,Yangzhou University,Yangzhou 225009,China 3National Key Laboratory of Crop Genetics and Germplasm Enhancement,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China. Journal of Integrative Plant Biology. 2010(05)
[5]Induction of Protection against Paraquat-induced Oxidative Damage by Abscisic Acid in Maize Leaves is Mediated through Mitogen-activated Protein Kinase[J]. Hai-Dong Ding1,2, Xiao-Hua Zhang1, Shu-Cheng Xu3, Li-Li Sun1, Ming-Yi Jiang1,4, A-Ying Zhang1 and Yin-Gen Jin2 (1College of Life Sciences, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China; 2College of Biosciences and Biotechnology, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China; 3College of Life Sciences, Fuyang Teachers College, Fuyang 236032, China; 4National Key Laboratory of Crop Genetics and Germplasm Enhancement, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China). Journal of Integrative Plant Biology. 2009(10)
[6]一种新的植物钙调素结合蛋白[J]. 尚克进,凌启阆,李翠凤,曹又佳. Acta Biochimica et Biophysica Sinica. 1991 (05)
硕士论文
[1]马铃薯晚疫病抗性相关基因StDIR1和StDIR2的分离和表达[D]. 张洪伟.河北大学 2012
本文编号：3216720
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