病毒抑制子HCPro诱导生长素合成基因表达的分子机制

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辅助成分蛋白酶(helper component proteinase,HCPro)是一种典型的RNA沉默抑制子。研究表明HCPro在病毒运输、病毒的蚜传以及病毒粒子的复制过程中起重要作用,而且,HCPro能够降低小干扰RNA(small interfering RNA,si RNA)的积累并抑制RNA沉默。生长素是植物生长发育过程中的关键调控因素,病毒侵染影响宿主生长素的积累。然而,病毒诱导生长素积累的分子机制并不清楚。本研究中,我们以拟南芥(Arabidopsis thaliana)为植物材料,p BI121-HCPro作为基因表达载体,采用农杆菌介导的叶片注射法和真空侵染法在拟南芥中表达HCPro。基因表达的检测结果表明我们成功完成了拟南芥中HCPro的瞬时表达。YUC基因家族调控生长素生物合成,调节植物中生长素含量。我们采用半定量RT-PCR在表达HCPro的拟南芥中检测了YUC5基因的表达水平,以侵染空载体的拟南芥作为对照植物。结果表明表达HCPro的拟南芥中YUC5基因的表达水平明显增加,亚硫酸盐测序结果表明YUC5基因启动子区重复序列的DNA甲基化水平显著降低。而且,DNA甲基化酶缺失突变体drm1/2和met1中YUC5基因表达明显增加,表明YUC5基因是Rd DM途径的靶基因,并揭示Rd DM途径在YUC5基因应答病毒及病毒抑制子过程中起重要作用。这些结果证实HCPro能够诱导YUC5基因启动子DNA去甲基化而激活其基因表达。DR5:GUS转基因植物已经被广泛应用,该植物中报告基因GUS的表达能够指示生长素的积累量。我们在DR5:GUS转基因拟南芥中完成了HCPro的瞬时表达和GUS染色。结果显示与用空载体侵染的DR5:GUS转基因拟南芥相比,用携带p35S-HCPro的农杆菌侵染的DR5:GUS转基因拟南芥中GUS表达明显增加。而且,半定量RT-PCR检测结果证实GUS基因的表达水平明显增加。这些结果表明HCPro能够诱导植物中生长素的生物合成和积累。本研究中我们揭示了病毒抑制子HCPro通过诱导YUC5启动子DNA去甲基化而激活生长素生物合成基因的表达,阐明了病毒抑制子HCPro诱导植物生长素积累的分子机制。
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