【摘 要】
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N-酰基高丝氨酸内酯(N-acyl-homoserine lactones,AHLs)是一种可以调控细菌群体行为的信号分子,该信号分子通过群体感应(Quorum sensing,QS)影响革兰氏阴性菌的生理活动,并由此在菌体发挥自身功能的过程中做出调控。N-癸酰基高丝氨酸内酯(N-decanoyl-homoserine lactone,C10-HSL)是一种中长链的AHLs。近年的研究发现,C10
【基金项目】
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河北省科学院生物研究所； 河北大学生命科学与绿色发展研究院；
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N-酰基高丝氨酸内酯（N-acyl-homoserine lactones,AHLs）是一种可以调控细菌群体行为的信号分子,该信号分子通过群体感应（Quorum sensing,QS）影响革兰氏阴性菌的生理活动,并由此在菌体发挥自身功能的过程中做出调控。N-癸酰基高丝氨酸内酯（N-decanoyl-homoserine lactone,C10-HSL）是一种中长链的AHLs。近年的研究发现,C10-HSL处理可以显著改变植物的根系结构,可以抑制主根生长,促进侧根和根毛的形成。但对于植物是如何感知C10-HSL知之甚少。植物体内含有许多类受体蛋白激酶（Receptor like-kinases,RLKs）,这些RLKs的存在,不仅利于植物对机体内部变化的获取,而且可以接收生存环境的信息。由此可见,RLKs在植物的整个生命进程中发挥着重要作用。但RLKs是否参与植物感应细菌QS信号分子,进而调控植物生理过程尚不清楚。本研究以信号分子C10-HSL及RLKs缺失突变体为实验材料,探究类受体蛋白激酶PBL28在C10-HSL调控植物根系生长中的作用。主要研究结果如下:1.首先分析了C10-HSL对拟南芥野生型Col-0根系结构的改变,确定了影响根系变化的C10-HSL的最适浓度为30μM。采用特异性荧光探针染料DAF-2DA和DCFH-DA分析C10-HSL处理后拟南芥中NO和H2O2含量与分布的变化,发现C10-HSL可以促使植物体内NO和H2O2的产生。利用NO和H2O2合成相关酶的缺失突变体noa1和rboh D/F进一步研究发现,这两个突变体对C10-HSL处理的敏感性显著降低,主根受抑制程度明显减小。结果初步表明C10-HSL通过调控NO和H2O2的合成进而影响植物根系的建成。2.为研究RLKs在C10-HSL调控植物根系结构中的作用,实验室前期观察分析Col-0和RLKs突变体库中各个突变体根系结构对C10-HSL处理的响应,初筛结果发现,五个RLKs缺失突变体pbl28、rgi5、rkf1、lecrk-ix.1、crrlk1-l表现出不同程度的不敏感表型。本研究针对五个突变体进行了复筛实验,发现C10-HSL处理后,五个RLKs缺失突变体pbl28、rgi5、rkf1、lecrk-ix.1、crrlk1-l敏感性显著降低,其中突变体pbl28对C10-HSL极为不敏感。为了进一步研究类受体蛋白激酶PBL28在C10-HSL调控植物根生长的作用,检测了C10-HSL处理前后Col-0和pbl28中NO和H2O2水平的变化,发现PBL28的缺失严重阻碍了C10-HSL诱导的NO和H2O2的产生。结果初步表明PBL28可能通过调控C10-HSL诱导产生的NO和H2O2的水平参与其对植物根系生长的调控。3.为进一步从遗传学上研究PBL28在C10-HSL调控植物根系结构的功能和作用机制,构建了植物双元表达载体p BI121-PBL28-GFP,是以农杆菌作为媒介,采用浸花法将表达载体转入拟南芥中,经过抗性筛选一共得到8株单拷贝的转基因植株。此外构建了类受体蛋白激酶PBL28的原核表达载体p ET-28a-PBL28,并利用IPTG诱导法进行诱导表达,获得了PBL28的可溶性表达。采用Western blot检测蛋白的特异性,结果表明特异性良好。以上研究结果为进一步验证PBL28参与C10-HSL对根系的调控奠定了实验基础,也为RLKs参与AHLs信号转导的研究开辟了新的路径。
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