拟南芥P4-ATPases蛋白ALA1和ALA7的N端与C端在解毒真菌毒素中的功能

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呕吐毒素(Deoxynivalenol,DON)是禾谷镰刀菌在侵害植物过程中产生的有毒的次生代谢产物。禾谷镰刀菌危害单子叶植物如小麦、玉米等,是引起作物赤霉病、粒腐病和穗腐病的致病真菌,其造成严重的经济损失。DON是谷物及其后续产品中最常见的污染物,其化学性能非常稳定,一般不会在加工或烹调过程中被破坏。当动物及人误食了呕吐毒素污染的食物后,会产生厌食、消化不良、免疫功能降低等症状。DON甚至还有致癌、致畸性等作用,对人畜的健康安全造成严重威胁。乙酸肉桂脂(Cinnamyl Acetate,CIA)是大丽轮枝菌分泌的毒素成分之一,可引起橄榄、拟南芥及烟草等植物叶片萎蔫。大丽轮枝菌是黄萎病的主要致病菌,它的寄主范围十分广泛,可侵染数百种植物,包括许多重要的农作物和林木植物,造成巨大的经济损失。大丽轮枝菌分泌的毒素被认为是导致黄萎病的关键化学因子。植物可通过抗毒素侵入、积累等途径来降低真菌毒素造成的危害,但目前植物对DON和CIA的耐受机制还不清楚。课题组前期研究发现,ALA1参与DON向液泡的转运,提高拟南芥对DON的耐受性;ALA7参与CIA向液泡的转运,提高拟南芥对CIA的耐受性及对大丽轮枝菌的抗性。ALA1和ALA7都属于P4-ATPases,该家族成员在维持脂质的不对称分布、起始囊泡形成及蛋白运输中发挥重要作用。为明确ALA1与ALA7在提高拟南芥对真菌毒素耐受性中的机制,本文对ALA1与ALA7的N端和C端进行了分析,主要结果如下:1.删除ALA1的C端降低了拟南芥对DON耐受性为明确ALA1的N端和C端在拟南芥对DON耐受中的作用,分别删除ALA1的N端和C端,观察转基因拟南芥对DON耐受情况。DON对野生型拟南芥种子的萌发有抑制作用。删除N端的拟南芥根长与野生型拟南芥没有明显差异;而删除C端的转基因拟南芥根长较短,与突变体ala1-12一样受到DON的抑制,说明ALA1的C端对拟南芥的DON耐受性有重要作用。2.删除ALA1的N端和C端均影响DON向液泡的转运激光共聚焦显微镜观察结果显示,删除ALA1的N端和C端都会影响DON在液泡中的积累,与ala1-12中DON的分布情况一致,说明ALA1的N端和C端在DON向液泡转运中均发挥重要作用。3.删除ALA7的N端和C端降低了拟南芥对CIA的耐受性CIA对拟南芥种子萌发影响不大,但可导致拟南芥叶片黄化。删除ALA7的N端和C端的转基因拟南芥叶片黄化水平明显高于野生型,与突变体ala7-24接近,说明删除ALA7的N端和C端都会影响拟南芥对CIA的耐受性,ALA7的N端和C端在拟南芥对CIA耐受中均发挥重要作用。4.删除ALA7的N端影响了CIA向液泡的转运激光共聚焦显微镜观察结果显示,删除ALA7的N端影响了CIA在液泡中的积累,与ala7-24中CIA的分布情况一致;而删除ALA7的C端则不影响CIA向液泡的转运。说明ALA7的N端对CIA向液泡转运有重要影响。5.ALA1和ALA7互作蛋白筛选酵母文库筛选及双分子荧光互补实验结果显示,ALA1与CARK1、WNK10、CDC48、GPK1、NRAMP4、ABCB27、APG8H、CCP2、Rab A2D、SEH1H、GLTP、GRF2及Rab B1C存在互作关系,推测ALA1对DON的转运与蛋白磷酸化、泛素化及囊泡转运相关。ALA7与VAMP724存在互作关系,推测ALA7对CIA的转运与SNARE介导的囊泡转运相关。
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