大豆疫霉RXLR效应分子Avh238和Avh241的功能及作用机制研究
发布时间：2021-11-06 21:30
大豆疫霉(Phytophthora sojae)引起的大豆根腐病是大豆生产上的毁灭性病害之一,每年在全球范围内造成了严重的经济损失。目前最有效的防治大豆疫霉的措施是使用抗病品种,然而,由于疫霉菌效应分子的快速变异,导致单一抗病品种很快会被疫霉菌克服,所以目前如何防治大豆疫霉引起的病害仍是大豆生产上的一大难题。对大豆疫霉致病机制的研究将有助于我们开发新的抗病技术,控制此病害的发生。本实验室前期工作通过生物信息学分析,发现大豆疫霉基因组中编码400多个RXLR类效应分子,研究表明RXLR效应分子可以通过精确转录调控和团队协作的方式抑制植物的免疫反应,但是这些效应分子干扰植物免疫的相关机制,目前仍知之甚少。本研究在实验室前期的研究基础上,针对大豆疫霉RXLR类效应分子Avh238和Avh241在疫霉菌与植物互作过程中可能发挥的功能进行了分析,并探索了这两个能够在多种植物上诱导细胞死亡的效应分子操控植物免疫的分子机制。主要研究结果如下:大豆疫霉效应分子Avh238的田间变异及其诱导植物细胞死亡的功能分析。分析发现Avh238P6497能够在包括烟草、番茄、马铃薯、茄子在内的多种植物上诱导细胞死...
【文章来源】： 南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：218 页
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
上篇 文献综述
第一章 植物病原菌效应分子研究进展
1 植物免疫系统
1.1 植物识别病原相关分子模式触发植物PTI反应
1.2 植物识别效应分子触发植物ETI反应
2 植物病原菌效应分子研究进展
2.1 病原菌效应分子的表达时空特异性
2.2 病原菌效应分子的转运
2.3 病原菌效应分子的多态性及变异机制
2.3.1 病原菌通过效应分子基因缺失逃避识别
2.3.2 病原菌通过效应分子序列突变逃避识别
2.3.3 病原菌通过效应分子基因沉默逃避识别
2.4 病原菌效应分子的毒性机制研究进展
2.4.1 质外体效应分子抑制植物蛋白酶活性
2.4.2 质外体效应分子掩护PAMPs分泌
2.4.3 胞内效应分子干扰PRR对PAMPs的识别
2.4.4 胞内效应分子干扰植物囊泡运输
2.4.5 胞内效应分子干扰植物基因表达
2.4.6 胞内效应分子调控植物激素合成及相关信号通路
2.4.7 胞内效应分子干扰植物免疫反应的其他方式
参考文献
第二章 植物激素乙烯与植物免疫
1 乙烯生物合成及调控
1.1 乙烯生物合成
1.2 乙烯合成限速酶ACSs
1.3 乙烯生物合成的转录水平调控
1.4 乙烯生物合成的转录后调控
2 乙烯识别及信号传递
2.1 乙烯的识别
2.2 乙烯信号的胞内传递
2.3 乙烯信号的核内传递
3 乙烯与植物免疫
3.1 乙烯参与植物PTI
3.2 依赖于乙烯的植物防卫反应相关基因的表达
3.3 乙烯和茉莉酸信号在触发植物免疫反应中的相关性
3.4 乙烯在不同植物-微生物互作系统中的作用
3.5 病原菌侵染诱导乙烯合成相关基因表达
3.6 微生物利用效应分子干扰植物乙烯介导的免疫
参考文献
下篇 研究内容
第一章 大豆疫霉效应分子AVH238的田间变异及其诱导植物细胞死亡的功能分析
1 材料与方法
1.1 供试菌株、植物及培养条件
1.2 数据库及序列比对
1.3 基因克隆及载体构建
1.4 PCR扩增程序和反应体系
1.5 大豆疫霉基因组的提取
1.6 制备大肠杆菌超级感受态
1.7 制备农杆菌GV3101电转感受态细胞
1.8 电击转化农杆菌GV3101感受态细胞
1.9 农杆菌介导的烟草叶片上基因瞬时表达
1.10 基因烟草瞬时表达后亚细胞定位的观察、蛋白提取及检测
1.11 常用培养基制备
1.12 大豆基因枪瞬时表达
1.13 植物叶片离子渗漏测定
1.14 TRV病毒介导的烟草基因沉默
1.15 RNA提取
1.16 反转录及荧光定量PCR
2 结果与分析
2.1 Avh238在大豆疫霉田间菌株中的序列多态性分析
2.2 Avh238在不同疫霉种之间序列相对保守
2.3 Avh238在多种植物上诱发细胞坏死
2.4 Avh238第79位氨基酸是其诱导植物细胞死亡的关键位点
2.5 Avh238的细胞核定位导致其引起植物细胞死亡
2.6 Avh238引起植物细胞死亡的信号通路分析
3 讨论
参考文献
第二章 AVH238的毒性功能分析
1 材料与方法
1.1 供试植物、菌株和载体
1.2 PEG介导的大豆疫霉及辣椒疫霉原生质体转化技术
1.3 CRISPIR/Cas9技术介导的大豆疫霉中Avh238的突变
1.4 大豆疫霉Avh238突变体转化子基因组DNA的提取和PCR
1.5 大豆疫霉Avh238突变体转化子生长速率和致病性测定
1.6 农杆菌感受态细胞的制备和转化方法
1.7 农杆菌介导的烟草瞬时表达
1.8 辣椒疫霉接种烟草叶片
1.9 烟草蛋白表达后的观察、蛋白提取及检测
1.10 RNA提取、反转录及荧光定量PCR
2 结果与分析
2.1 大豆疫霉Avh238突变体致病力显著下降
2.2 Avh238的细胞质定位决定其抑制INF1诱导的细胞死亡
2.3 Avh238的C端53个氨基酸足够抑制INF1诱导的植物细胞死亡
2.4 烟草上过表达Avh238促进辣椒疫霉侵染
2.5 辣椒疫霉中过表达Avh238促进其侵染
2.6 Avh238的毒性功能不依赖于其诱导植物细胞死亡的能力
3 讨论
参考文献
第三章 AVH238毒性靶标筛选及互作机制研究
1 材料与方法
1.1 试菌株、载体和植物
1.2 基因的克隆及载体构建
1.3 农杆菌感受态细胞的制备和转化
1.4 农杆菌介导的烟草瞬时表达
1.5 烟草中Co-IP实验
1.6 原核表达蛋白
1.7 GST Pull-down实验
1.8 大豆毛状根转化
1.9 大豆疫霉接种大豆毛状根
1.10 辣椒疫霉接种烟草
1.11 RNA提取及定量分析
2 结果与分析
2.1 鉴定Avh238的植物靶标
2.2 Avh238能与GmACS1互作
2.3 Avh238与GmACS互作导致其蛋白水平的不稳定
2.4 GmACS正调控植物对疫霉菌的抗性
2.5 Avh238抑制疫霉侵染植物过程中产生的乙烯
2.6 大豆疫霉Avh238突变体丧失抑制侵染产生乙烯的功能
2.7 乙烯在大豆对大豆疫霉的抗性中起重要作用
2.8 沉默大豆中Type 2 GmACSs提高了大豆疫霉对大豆的感病性
3 讨论
参考文献
第四章 AVH241的靶标筛选及相关机制研究
1 材料与方法
1.1 试菌株、载体和植物
1.2 基因的克隆及载体构建
1.3 农杆菌感受态细胞的制备和转化
1.4 农杆菌介导的烟草瞬时表达
1.5 烟草中Co-IP实验
1.6 原核表达蛋白
1.7 GST Pull-down实验
1.8 病毒介导的烟草基因沉默
1.9 大豆疫霉Avh241基因敲除
1.10 辣椒疫霉接种烟草
1.11 RNA提取及定量分析
2 结果与分析
2.1 大豆疫霉Avh241突变体致病力显著下降
2.2 Avh241在植物中的靶标鉴定
2.3 Avh241能与NDR1互作
2.4 Avh241诱导的细胞死亡不依赖于NDR1
2.5 Avh241不影响NDR1与RIN4的结合
2.6 NDR1正调控植物对疫霉菌的抗性
2.7 Avh241影响NDR1自身的二聚化
3 讨论
参考文献
附录
全文总结及创新点
攻读博士学位期间发表的研究论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]转NDR1基因烟草对赤星病和晚疫病的抗性增强 [J]. 窦道龙,王冰山,朱生伟,唐益雄,王志兴,孙敬三,李仁敬,张振南. 中国农业科学. 2003(10)
本文编号：3480557
【文章来源】： 南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：218 页
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
上篇 文献综述
第一章 植物病原菌效应分子研究进展
1 植物免疫系统
1.1 植物识别病原相关分子模式触发植物PTI反应
1.2 植物识别效应分子触发植物ETI反应
2 植物病原菌效应分子研究进展
2.1 病原菌效应分子的表达时空特异性
2.2 病原菌效应分子的转运
2.3 病原菌效应分子的多态性及变异机制
2.3.1 病原菌通过效应分子基因缺失逃避识别
2.3.2 病原菌通过效应分子序列突变逃避识别
2.3.3 病原菌通过效应分子基因沉默逃避识别
2.4 病原菌效应分子的毒性机制研究进展
2.4.1 质外体效应分子抑制植物蛋白酶活性
2.4.2 质外体效应分子掩护PAMPs分泌
2.4.3 胞内效应分子干扰PRR对PAMPs的识别
2.4.4 胞内效应分子干扰植物囊泡运输
2.4.5 胞内效应分子干扰植物基因表达
2.4.6 胞内效应分子调控植物激素合成及相关信号通路
2.4.7 胞内效应分子干扰植物免疫反应的其他方式
参考文献
第二章 植物激素乙烯与植物免疫
1 乙烯生物合成及调控
1.1 乙烯生物合成
1.2 乙烯合成限速酶ACSs
1.3 乙烯生物合成的转录水平调控
1.4 乙烯生物合成的转录后调控
2 乙烯识别及信号传递
2.1 乙烯的识别
2.2 乙烯信号的胞内传递
2.3 乙烯信号的核内传递
3 乙烯与植物免疫
3.1 乙烯参与植物PTI
3.2 依赖于乙烯的植物防卫反应相关基因的表达
3.3 乙烯和茉莉酸信号在触发植物免疫反应中的相关性
3.4 乙烯在不同植物-微生物互作系统中的作用
3.5 病原菌侵染诱导乙烯合成相关基因表达
3.6 微生物利用效应分子干扰植物乙烯介导的免疫
参考文献
下篇 研究内容
第一章 大豆疫霉效应分子AVH238的田间变异及其诱导植物细胞死亡的功能分析
1 材料与方法
1.1 供试菌株、植物及培养条件
1.2 数据库及序列比对
1.3 基因克隆及载体构建
1.4 PCR扩增程序和反应体系
1.5 大豆疫霉基因组的提取
1.6 制备大肠杆菌超级感受态
1.7 制备农杆菌GV3101电转感受态细胞
1.8 电击转化农杆菌GV3101感受态细胞
1.9 农杆菌介导的烟草叶片上基因瞬时表达
1.10 基因烟草瞬时表达后亚细胞定位的观察、蛋白提取及检测
1.11 常用培养基制备
1.12 大豆基因枪瞬时表达
1.13 植物叶片离子渗漏测定
1.14 TRV病毒介导的烟草基因沉默
1.15 RNA提取
1.16 反转录及荧光定量PCR
2 结果与分析
2.1 Avh238在大豆疫霉田间菌株中的序列多态性分析
2.2 Avh238在不同疫霉种之间序列相对保守
2.3 Avh238在多种植物上诱发细胞坏死
2.4 Avh238第79位氨基酸是其诱导植物细胞死亡的关键位点
2.5 Avh238的细胞核定位导致其引起植物细胞死亡
2.6 Avh238引起植物细胞死亡的信号通路分析
3 讨论
参考文献
第二章 AVH238的毒性功能分析
1 材料与方法
1.1 供试植物、菌株和载体
1.2 PEG介导的大豆疫霉及辣椒疫霉原生质体转化技术
1.3 CRISPIR/Cas9技术介导的大豆疫霉中Avh238的突变
1.4 大豆疫霉Avh238突变体转化子基因组DNA的提取和PCR
1.5 大豆疫霉Avh238突变体转化子生长速率和致病性测定
1.6 农杆菌感受态细胞的制备和转化方法
1.7 农杆菌介导的烟草瞬时表达
1.8 辣椒疫霉接种烟草叶片
1.9 烟草蛋白表达后的观察、蛋白提取及检测
1.10 RNA提取、反转录及荧光定量PCR
2 结果与分析
2.1 大豆疫霉Avh238突变体致病力显著下降
2.2 Avh238的细胞质定位决定其抑制INF1诱导的细胞死亡
2.3 Avh238的C端53个氨基酸足够抑制INF1诱导的植物细胞死亡
2.4 烟草上过表达Avh238促进辣椒疫霉侵染
2.5 辣椒疫霉中过表达Avh238促进其侵染
2.6 Avh238的毒性功能不依赖于其诱导植物细胞死亡的能力
3 讨论
参考文献
第三章 AVH238毒性靶标筛选及互作机制研究
1 材料与方法
1.1 试菌株、载体和植物
1.2 基因的克隆及载体构建
1.3 农杆菌感受态细胞的制备和转化
1.4 农杆菌介导的烟草瞬时表达
1.5 烟草中Co-IP实验
1.6 原核表达蛋白
1.7 GST Pull-down实验
1.8 大豆毛状根转化
1.9 大豆疫霉接种大豆毛状根
1.10 辣椒疫霉接种烟草
1.11 RNA提取及定量分析
2 结果与分析
2.1 鉴定Avh238的植物靶标
2.2 Avh238能与GmACS1互作
2.3 Avh238与GmACS互作导致其蛋白水平的不稳定
2.4 GmACS正调控植物对疫霉菌的抗性
2.5 Avh238抑制疫霉侵染植物过程中产生的乙烯
2.6 大豆疫霉Avh238突变体丧失抑制侵染产生乙烯的功能
2.7 乙烯在大豆对大豆疫霉的抗性中起重要作用
2.8 沉默大豆中Type 2 GmACSs提高了大豆疫霉对大豆的感病性
3 讨论
参考文献
第四章 AVH241的靶标筛选及相关机制研究
1 材料与方法
1.1 试菌株、载体和植物
1.2 基因的克隆及载体构建
1.3 农杆菌感受态细胞的制备和转化
1.4 农杆菌介导的烟草瞬时表达
1.5 烟草中Co-IP实验
1.6 原核表达蛋白
1.7 GST Pull-down实验
1.8 病毒介导的烟草基因沉默
1.9 大豆疫霉Avh241基因敲除
1.10 辣椒疫霉接种烟草
1.11 RNA提取及定量分析
2 结果与分析
2.1 大豆疫霉Avh241突变体致病力显著下降
2.2 Avh241在植物中的靶标鉴定
2.3 Avh241能与NDR1互作
2.4 Avh241诱导的细胞死亡不依赖于NDR1
2.5 Avh241不影响NDR1与RIN4的结合
2.6 NDR1正调控植物对疫霉菌的抗性
2.7 Avh241影响NDR1自身的二聚化
3 讨论
参考文献
附录
全文总结及创新点
攻读博士学位期间发表的研究论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]转NDR1基因烟草对赤星病和晚疫病的抗性增强 [J]. 窦道龙,王冰山,朱生伟,唐益雄,王志兴,孙敬三,李仁敬,张振南. 中国农业科学. 2003(10)
本文编号：3480557
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/nykjbs/3480557.html
