小麦条锈菌效应蛋白Pst06941靶标的鉴定及功能分析

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:SilentWoolf_1981
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由专性活体营养寄生菌条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis f.sp.tritici)引起的小麦条锈病严重威胁及危害着小麦的安全生产。然而,由于病原菌的毒性频率变化之快以及毒性变异方式的多元化,使得目前生产上使用的小麦抗性品种存在抗病性逐渐减弱甚至丧失等问题。条锈菌可以通过吸器分泌一些毒性因子,特别是一些参与致病相关进程的效应蛋白,从而影响小麦产量。鉴于此,对于此类效应蛋白相关功能的探究与剖析,将有助于准确把握条锈菌致病机理,对于以后开展条锈病的防控具有重要的理论指导意义。  在前期研究中,借助于生物信息学的相关分析手段,以及结合酵母分泌系统、农杆菌介导的瞬时表达和病毒介导的基因沉默技术(VIGS)筛选到了一个条锈菌典型的效应蛋白Pst06941。在此基础上,利用酵母筛库获得了几个其在寄主中的潜在候选靶标蛋白,运用酵母双杂交、BIFC及pull-down实验证实其中一个是效应蛋白Pst06941在小麦中的靶标,即小麦的NADH脱氢酶亚基Ⅰ(TaNADHⅠ)。在植物体中,NADH脱氢酶通常是以一种复合体的方式普遍存在,而I型的NADH脱氢酶则是在电子传递的过程中发挥着重要作用的一种复合体,其作为外界电子进入传递链的主要入口,承担着电子传递及质子泵的双重功能。  为了进一步明确Pst06941靶标的功能,结合生物信息学分析手段与VIGS技术对靶标TaNADHⅠ基因的功能进行了探究。结果表明,TaNADHⅠ基因序列ORF全长由543个核苷酸组成,共181个氨基酸残基,且仅包含一个进化相对保守的Fe-S蛋白结构域。对接菌条件下样品的转录水平进行了qRT-PCR的分析,发现TaNADHⅠ在条锈菌的侵染早期上调表达。通过将TaNADHⅠ基因的两个片段进行病毒介导的基因沉默分析,小麦对条锈菌侵染的抵抗能力有所减弱。将各时间点的样品进行组织学的观察和表达量的分析,在24h及120h的菌落面积有所增加,除120h外,其余时间点的活性氧累积面积下调表达,TaPR1和TaPR2的表达量也呈下调表达趋势。总之,以上试验数据表明小麦条锈菌效应蛋白Pst06941与小麦的NADH脱氢酶亚基Ⅰ(TaNADHⅠ)存在互作关系,TaNADHⅠ也参与了正向调节小麦抗条锈病的寄主防卫反应。基于此,推测效应蛋白Pst06941可能通过影响TaNADHⅠ参与的寄主防卫进程,从而促进条锈菌的侵染。
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