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      橡膠樹熱激蛋白HbHSP90.8-1基因的克隆與功能分析

      2022-10-12 06:40:12劉明洋肖化興王立豐梁曉宇
      植物研究 2022年5期
      關(guān)鍵詞:白粉橡膠樹白粉病

      劉明洋 肖化興 王立豐 梁曉宇 張 宇 王 萌*

      (1. 海南大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院,熱帶農(nóng)林生物災(zāi)害綠色防控教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,???570228;2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部橡膠樹生物學(xué)與遺傳資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地—海南省熱帶作物栽培生理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部儋州熱帶作物科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站,中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所,???571101)

      熱激蛋白90(heat shock protein 90,HSP90)是一種高度保守和豐富的蛋白,在生物和非生物脅迫下積累,并作為多種蛋白的分子伴侶,其主要參與激酶底物空間結(jié)構(gòu)的形成、底物的激活、初始應(yīng)激信號(hào)傳導(dǎo)和維持轉(zhuǎn)錄因子空間結(jié)構(gòu)等。例如,當(dāng)HSP90 伴侶活性較高時(shí),生長(zhǎng)素受體蛋白TIR1 正確折疊形成功能性SCF復(fù)合體,對(duì)促使Aux/IAA 轉(zhuǎn)錄因子降解起關(guān)鍵作用。HSP90 被蛋白激酶HopBF1 磷酸化后會(huì)使ATP 酶活性和伴侶功能失活,導(dǎo)致觸發(fā)植物過(guò)敏反應(yīng)免疫受體的激活受阻止。在植物中,對(duì)病原菌最有效的特異性抗性來(lái)自抗病R 基因,R 基因大多數(shù)編碼NLR蛋白,HSP90 通過(guò)調(diào)節(jié)植物NLR 蛋白的活性來(lái)應(yīng)對(duì)病原菌的侵染。植物中如果沒有HSP90 蛋白會(huì)降低擬南芥()RAR1 對(duì)R 基因介導(dǎo)的免疫功能,同時(shí)也會(huì)降低免疫受體MLA1和MLA6 的積累,表明HSP90 對(duì)NLR 的穩(wěn)定性和免疫受體復(fù)合體的形成至關(guān)重要。HSP90的分子伴侶SGT1 是維持Rx 和N 在內(nèi)的NLR 的穩(wěn)態(tài)水平所必需。SGT1 不僅在調(diào)節(jié)植物NLR 活性方面發(fā)揮積極作用,而且在控制NLR 蛋白如RPM1、RPS5 和SNC1 的循環(huán)方面也發(fā)揮消極作用。研究證明HSP90 與分子伴侶等底物多肽相結(jié)合來(lái)調(diào)控植物抗病性。在大麥()中HSP90-RAR1-SGT1 相互作用提高對(duì)大麥條銹病的抗病性。在番茄()中HSP90與SGT1相互作用提高番茄抗性基因Tm-22對(duì)TMV 的抗病功能。并且已有研究表明基因沉默還會(huì)引起泛素化蛋白積累和細(xì)胞死亡,對(duì)番茄黃化曲葉病毒有緩解作用。HSP90 除了在植物免疫應(yīng)答中發(fā)揮積極作用外,HSP90 還參與了NLR 的周轉(zhuǎn)控制,這種調(diào)控對(duì)于維持適當(dāng)水平的NLR 蛋白至關(guān)重要,以避免可能導(dǎo)致自身免疫缺陷的免疫受體的過(guò)度積累。

      橡膠樹()是熱帶地區(qū)典型的經(jīng)濟(jì)樹種,所產(chǎn)的天然橡膠在軍工、航天及醫(yī)療等具有特殊和重要的地位。橡膠樹在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中面臨許多病害侵染,造成橡膠產(chǎn)量損失,橡膠樹白粉?。ǎ┦窍鹉z樹主要葉部病害之一。白粉病主要危害橡膠樹的幼嫩組織,發(fā)病嚴(yán)重時(shí),病葉布滿白粉,皺縮畸形,最后脫落,從而造成膠乳產(chǎn)量降低。近年來(lái),隨著基因在植物中的作用機(jī)制深入的研究、分子生物學(xué)等新技術(shù)的高速發(fā)展以及橡膠樹遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)體系的建立,培育橡膠樹白粉病抗病品種是有效且經(jīng)濟(jì)的手段。目前,關(guān)于基因在橡膠樹中的功能還鮮有報(bào)道,揭示其在橡膠樹中的特異性功能有助于拓寬對(duì)的認(rèn)知。為解析在橡膠樹中的抗白粉病功能,本研究利用前期橡膠樹基因組數(shù)據(jù),通過(guò)PCR 技術(shù)克隆得到-基因,利用生物信息學(xué)對(duì)其結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行分析;同時(shí)通過(guò)熒光定量對(duì)其在白粉菌侵染、植物抗病相關(guān)激素及HO處理中表達(dá)量分析,為深入研究-基因功能及調(diào)控橡膠樹抗白粉病分子機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

      1 材料與方法

      1.1 試驗(yàn)材料

      于中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所國(guó)家橡膠樹種質(zhì)資源圃選取健康10年樹齡正常割膠的橡膠樹品種熱研73397 的根、花、枝、莖、葉和膠乳為材料,用于-基因的克隆和在不同組織中的表達(dá)分析。選取株高70~80 cm橡膠樹熱研73397組培苗用于白粉菌侵染、HO和不同激素等處理。

      植物RNA 提取試劑盒(貨號(hào):DP441)購(gòu)自天根生化科技有限公司,反轉(zhuǎn)錄試劑盒、大腸桿菌()DH5-感受態(tài)、農(nóng)桿菌GV3101菌株購(gòu)自TaKaRa 公司。PCR 引物由上海鉑尚生物技術(shù)有限公司合成。Phanta 高保真酶、ClonEXpress Ⅱ試劑盒、第二代TOPO 克隆試劑盒均購(gòu)自南京諾唯贊公司。

      1.2 試驗(yàn)方法

      橡膠樹品種熱研73397 的根、莖、葉、花、枝和膠乳作為-基因克隆和不同組織的表達(dá)量分析。在橡膠樹品種熱研73397 組培苗上分別噴施200 μmol·L水楊酸(Salicylic Acid,SA)、200 μmol·L茉莉酸甲酯(Methyl Jasmonate,Me-JA)、200 μmol·L脫落酸(Abscisic Acid,ABA)、1%(V/V)乙烯(Ethylene,ETH)、2%(V/V)過(guò)氧化氫(Hydrogen Peroxide,HO),對(duì)照組植株噴施0.05%(V/V)的乙醇水溶液。在噴施激素后的0、0.5、2、6、10、24 h 采集試驗(yàn)組材料,對(duì)照組同時(shí)采樣。白粉菌侵染試驗(yàn)前,對(duì)橡膠樹品種熱研73397隔離一周后再進(jìn)行白粉菌侵染試驗(yàn),采集侵染后0、3、6、12、24、48、72、96 h 的葉片,對(duì)照組同步采樣。樣品均用液氮速凍后放入冰箱中-80 ℃保存,每樣品3次生物學(xué)重復(fù)。

      試驗(yàn)前使用75%乙醇清潔實(shí)驗(yàn)區(qū)和灼燒研缽、勺子等器具,并將液氮分裝于保溫壺中備用。采集的所有樣品參考天根生化科技有限公司的RNAprep Pure植物總RNA提取試劑盒說(shuō)明書步驟進(jìn)行提取,采用Thermo Fisher NanoDrop 2000 超微量核酸蛋白分析儀檢測(cè)總RNA 濃度和純度,提取后的RNA 于冰箱中-80 ℃保存?zhèn)溆?。RNA 反轉(zhuǎn)錄方法按照TaKaRa 反轉(zhuǎn)錄試劑盒實(shí)驗(yàn)步驟,以橡膠樹內(nèi)參基因HbActin-F/R 為引物檢測(cè)cDNA 質(zhì)量,并以1.0%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)RNA 完整性及cDNA的濃度和純度。

      根據(jù)橡膠樹基因組獲得-基因序列,利用Primer premier 6.0軟件設(shè)計(jì)引物--F,5′-AGAAGCTGCTAGAAACCG-3′,--R,5′-TTCCTGTCATACGCTGAAC-3′,引物序列由上海鉑尚生物技術(shù)有限公司合成。以反轉(zhuǎn)錄得到的橡膠樹熱研73397 葉片的cDNA 為模板,按照高保真酶試劑盒說(shuō)明書,利用PCR 擴(kuò)增橡膠樹-基因的全長(zhǎng)序列,將目的條帶按膠回收試劑盒進(jìn)行回收純化,目的片段連接PMD-18T 載體,水浴16 ℃連接4 h,轉(zhuǎn)化大腸桿菌DH5α 感受態(tài)細(xì)胞中,經(jīng)PCR檢測(cè)后挑取陽(yáng)性克隆測(cè)序。

      利用在線分析軟件對(duì)-進(jìn)行生物信息學(xué)預(yù)測(cè)分析(見表1)。利用DNAMAN 工具軟件進(jìn)行多序列比對(duì)。MEGAX 構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(neighbor-joining,bootstrap 值設(shè)為1 000)。用于系統(tǒng)進(jìn)化分析的蛋白序列從PlantTFDB、NCBI下載。

      表1 生物信息學(xué)在線分析工具Table 1 Bioinformatics online analysis tool

      根據(jù)-基因序列ORF 區(qū)設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)熒 光 定 量 引 物--QF,5′-GGGCCTAAAACTTGGGAAAG-3′;--QR,5′-GACGTCACAACCACACAAGG-3′以反轉(zhuǎn)錄的cDNA為模板,橡膠樹(GenBank:HQ260674.1)基因?yàn)閮?nèi)參,熒光定量引物-F,5′-GATGTGGATATCAGGAAGGA-3′;-R,5′-CATACTGCTTGGAGCAAGA-3′;熒光定量采用SYBR Green 法進(jìn)行qRT-PCR 擴(kuò)增。通過(guò)qRT-PCR 技術(shù)分析-基因在白粉菌侵染、植物抗病相關(guān)激素、HO及不同組織處理的表達(dá)模式。

      基因表達(dá)量為3 次生物學(xué)重復(fù)和3 次技術(shù)重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。基因相對(duì)表達(dá)結(jié)果在Excel 2016 軟 件 中 用2法進(jìn) 行 分 析。使 用IBM SPSS Statistics 25 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,采用單因素ANOVA 檢驗(yàn)分析差異顯著性,使用Origin 2018作圖。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 HbHSP90.8-1基因的克隆

      以橡膠樹熱研73397 健康樹葉片的cDNA 為模板,采用PCR 擴(kuò)增-,結(jié)果如圖1 所示,擴(kuò)增出了與預(yù)期大小相符的特異性條帶。測(cè)序驗(yàn)證后,將cDNA序列命名為-(Gen-Bank:MW413357)。-基因的cDNA 全長(zhǎng)序列2 844 bp,包含2 454 bp 的開放閱讀框(ORF),編碼817個(gè)氨基酸。

      圖1 HbHSP90.8-1基因擴(kuò)增結(jié)果M.DL5000 DNA Marker;1.目的基因擴(kuò)增產(chǎn)物Fig.1 The PCR amplification products of HbHSP90.8-1M.DL5000 DNA Marker;1.The objective gene amplification products

      2.2 HbHSP90.8-1基因生物信息學(xué)分析

      利用ProtParam 工具在線分析HbHSP90.8-1氨基酸編碼蛋白質(zhì)的理化性質(zhì):分子式CHNOS,總原子數(shù)13 118,分子質(zhì)量為93 526.92 Da,等電點(diǎn)4.88,總平均親水性為-0.757,帶正電殘基總數(shù)(Arg+Lys)為121,帶負(fù)電荷殘基總數(shù)(Asp+Glu)為163,不穩(wěn)定系數(shù)為34.33(該蛋白屬于穩(wěn)定蛋白),脂肪族氨基酸指數(shù)是76.38,推測(cè)HbHSP90.8-1 蛋白是一個(gè)穩(wěn)定的親水蛋白。采用TMHMM Server v.2.0 在線工具分析預(yù)測(cè)表明HbHSP90.8-1蛋白無(wú)跨膜結(jié)構(gòu)。NCBI保守結(jié)構(gòu)域工具分析預(yù)測(cè)表明HbHSP90.8-1 蛋白存在HATPase-Hsp90-like 和HSP90 superfamily 結(jié)構(gòu)域,其位置分別位于87~277 和259~780 aa 處(見圖2A)。利用SOPMA 分析HbHSP90.8-1 蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu),結(jié)果顯示螺旋占50.67%,延長(zhǎng)鏈占12.73%,β 折疊占4.65%,無(wú)規(guī)卷曲占31.95%(見圖2B)。利用SWISS-MODEL 分析HbHSP90.8-1 的三級(jí)結(jié)構(gòu)如圖2C 所示。利用DNAMAN 軟件對(duì)來(lái)源于不同植物的HSP90 相關(guān)氨基酸序列進(jìn)行同源比對(duì)(見圖3A),結(jié)果發(fā)現(xiàn)橡膠樹HbHSP90.8-1 與木薯(,XP_021601014.1)、麻風(fēng)樹(,KDP36908.1)、蓖麻(,XP_002510550.1)等不同物種的HSP90 蛋白均具有較高的同源性。多序列比對(duì)分析并根據(jù)圖2A 分析的結(jié)果標(biāo)注HbHSP90.8-1 保守結(jié)構(gòu)域(見圖3A)。采用MEME 工具分析橡膠樹HbHSP90.8-1與其在NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中比對(duì)親緣性較高的HSP90 蛋白序列,預(yù)測(cè)了排名前三的motif(見圖3B)。為了分析橡膠樹HbHSP90.8-1 與其他植物HSP90 蛋白的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系,利用MEGA-X 軟件構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹,結(jié)果表明橡膠樹HbHSP90.8-1與木薯MeHSP90 的親緣關(guān)系最近,在分類上與麻風(fēng)樹JcHSP90 聚為一類,這預(yù)示著他們的功能可能具有相似性(見圖4A)。SignalP-5.0 Server 分析預(yù)測(cè)HbHSP90.8-1 存在信號(hào)肽的概率為98.5%。DeepLoc1.0 預(yù)測(cè)分析HbHSP90.8-1蛋白定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上(見圖4B)。綜上,HbHSP90.8-1可編碼一個(gè)分泌型且無(wú)跨膜結(jié)構(gòu)的蛋白。

      圖2 HbHSP90.8-1結(jié)構(gòu)分析A.保守結(jié)構(gòu)域預(yù)測(cè);B.二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè);C.三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)Fig.2 Structural analysis of HbHSP90.8-1A.Prediction of the conserved domains;B.Prediction for the secondary structure;C.Prediction for the tertiary structure

      圖3 HbHSP90.8-1與其他植物HSP90蛋白序列A.HbHSP90.8-1與其他植物HSP90蛋白序列多重對(duì)比;B.HbHSP90.8-1與其他植物HSP90蛋白序列MEME聚類Fig.3 Protein sequence analysis of HbHSP90.8-1 with other plant HSP90 proteinsA.Multiple protein sequence alignment of HbHSP90.8-1 with other plant HSP90 proteins;B.MEME cluster analysis of HbHSP90.8-1 with other plant HSP90 proteins.

      圖4 HbHSP90.8-1的聚類分析和亞細(xì)胞定位分析A.橡膠樹HbHSP90.8-1 蛋白與其他物種HSP90 蛋白序列的系統(tǒng)進(jìn)化樹分析(大豆GmHSP90(Glycine max,XP_003545030.1);相思豆ApHSP90(Abrus precatorius,XP_027368246.1);銀白楊PaHSP90(Populus alba,XP_034931576.1);紅脈麥果RrHSP90(Rhamnella rubrinervis,KAF3446793.1);葡萄VvHSP90(Vitis vinifera,XP_002273785.1);紫花風(fēng)鈴木HiHSP90(Handroanthus impetiginosus,PIN15193.1);擬南芥AtHSP90(Arabidopsis thaliana,NP_194150.1);漾 濞 槭AyHSP90(Acer yangbiense,TXG52042.1);小 墊 柳SbHSP90(Salix brachista,KAB5557693.1);胡楊PeHSP90(Populus euphratica,XP_011045067.1);毛果楊PtHSP90(Populus trichocarpa,XP_002307732.1);蓖麻RcHSP90(Ricinus communis,XP_002510550.1);木 薯MeHSP90(Manihot esculenta,XP_021601014.1);麻 風(fēng) 樹JcHSP90(Jatropha curcas,KDP36908.1),橡膠樹HbHSP90.8-1);B.HbHSP90.8-1亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)Fig.4 Phylogenetic tree analysis and subcellular localization prediction of HbHSP90.8-1A.Phylogenetic tree analysis of HbHSP90.8-1 protein with other species HSP90 proteins;GmHSP90(Glycine max,XP_003545030.1);ApHSP90(Abrus precatorius,XP_027368246.1);PaHSP90(Populus alba,XP_034931576.1);RrHSP90(Rhamnella rubrinervis,KAF3446793.1);VvHSP90(Vitis vinifera,XP_002273785.1);HiHSP90(Handroanthus impetiginosus,PIN15193.1);AtHSP90(Arabidopsis thaliana,NP_194150.1);AyHSP90(Acer yangbiense,TXG52042.1);SbHSP90(Salix brachista,KAB5557693.1);PeHSP90(Populus euphratica,XP_011045067.1);PtHSP90(Populus trichocarpa,XP_002307732.1);RcHSP90(Ricinus communis,XP_002510550.1);MeHSP90(Manihot esculenta,XP_021601014.1);JcHSP90(Jatropha curcas,KDP36908.1);HbHSP90.8-1B.Prediction of HbHSP90.8-1 subcellular localization

      2.3 HbHSP90.8-1表達(dá)模式分析

      通過(guò)實(shí)時(shí)熒光定量PCR 數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),-在橡膠樹不同組織中的表達(dá)量差異顯著(見圖5A)。-在橡膠樹的根、花、枝、莖、葉膠、乳中均有表達(dá),其中在膠乳中的表達(dá)量較高,枝次之,在根、莖、葉的表達(dá)量較低,膠乳的表達(dá)量是根、花、葉的28倍左右,表明-基因主要作用在膠乳中。白粉菌侵染橡膠樹葉片后,-基因的表達(dá)量呈現(xiàn)上調(diào)趨勢(shì),在6 h表達(dá)量達(dá)到最高,是處理前的4倍,表明白粉菌侵染會(huì)導(dǎo)致-基因表達(dá)量顯著性上升(見圖5B)。在HO處理下,橡膠樹-基因的表達(dá)量均顯著上調(diào),在處理后的10 h 表達(dá)量達(dá)到處理前的4.5 倍,表明-基因受HO的誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)(見圖5C)。在ABA和ETH激素處理下,-基因表達(dá)量呈現(xiàn)先上升的表達(dá)趨勢(shì),分別在2、10 h表達(dá)量達(dá)到最高,分別是處理前的26、21倍,表明-基因受ABA 和ETH激素誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)(見圖6:A、B)。在MeJA和SA激素噴施處理后,-基因在橡膠樹中的表達(dá)量如圖所示(見圖6:C、D)。-基因的表達(dá)量呈現(xiàn)下調(diào)的趨勢(shì),-基因在MeJA處理和SA處理的2 h表達(dá)量達(dá)到最低,分別是處理前的8.5、14.0倍,表明JA和SA激素的處理會(huì)導(dǎo)致-基因表達(dá)量的顯著下降。

      圖5 HbHSP90.8-1 基因在組織、白粉菌侵染和H2O2處理葉片表達(dá)模式A.組織;B.白粉菌侵染處理;C.H2O2處理Fig.5 Expression pattern of HbHSP90.8-1 gene in tissue,drought,powdery mildew infection,H2O2,mechanical wounding treatmentA.Tissue;B.Oidium heveae infection;C.H2O2 treatment

      圖6 HbHSP90.8-1基因在不同激素處理的表達(dá)模式A.ABA激素處理;B.ETH激素處理;C.MeJA激素處理;D.SA激素處理Fig.6 Expression pattern of HbHSP90.8-1 gene in different hormone treatmentsA.ABAtreatment;B.ETHtreatment;C.MeJAtreatment;D.SAtreatment

      3 討論

      植物在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)受到各種逆境脅迫的影響,包括高溫、高鹽和病原菌侵染等脅迫。熱激蛋白HSP90 在植物抗病過(guò)程及穩(wěn)定和激活各種關(guān)鍵信號(hào)蛋白方面發(fā)揮重要作用。為了解-基因在橡膠樹中的抗白粉病功能,本研究從橡膠樹品種熱研73397 的葉片克隆了-基因。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn),HbHSP90.8-1存在HATPase-Hsp90-like和HSP90 superfamily結(jié)構(gòu)域。ATP結(jié)構(gòu)域是ATP/ADP 結(jié)合位點(diǎn),具有內(nèi)源ATP 活性。ATP 存在情況下會(huì)參與細(xì)胞間信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和多肽折疊等。且有研究表明HSP90的ATPase 結(jié)構(gòu)域與RAR1 的CORDI 域結(jié)合,同時(shí)與SGT1 蛋白的CS 域特異結(jié)合,對(duì)于擬南芥RPS2介導(dǎo)的抗病性起核心作用。推測(cè)-基因參與橡膠樹抗病響應(yīng)過(guò)程。HbHSP90.8-1 定位預(yù)測(cè)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上,是一個(gè)有信號(hào)肽、無(wú)跨膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定親水蛋白。在楊樹基因家族成員通過(guò)亞細(xì)胞定位結(jié)果表明-和-分別定位在葉綠體和線粒體上,-定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中,在應(yīng)激情況下,HSP90s 會(huì)進(jìn)入細(xì)胞核和核仁發(fā)揮作用。推測(cè)-在參與橡膠樹抗白粉病時(shí)可能會(huì)遷移到細(xì)胞核中發(fā)揮作用。

      本研究通過(guò)qRT-PCR 分析-表達(dá)模式,結(jié)果表明-在橡膠樹根、花、枝、莖、葉、膠乳中均有表達(dá),但主要在橡膠樹的膠乳中表達(dá)。番茄和辣椒中的在絕大多數(shù)組織中也都有表達(dá)。表明-與大部分基因的表達(dá)特性一致。R 基因編碼的NBLRR 蛋白參與感知病原體產(chǎn)物和調(diào)節(jié)細(xì)胞信號(hào)和死亡。MLA 屬于NB-LRR 蛋白之一,參與植物的抗病過(guò)程。大麥中MLA基因?qū)Π追鄄〉目剐允峭ㄟ^(guò)識(shí)別SGT1-Rar1 復(fù)合體在通路的下游對(duì)白粉病起抗病作用。研究表明基因通過(guò)VIGS方法沉默后發(fā)現(xiàn)介導(dǎo)的大麥白粉菌抗性減弱,證明了基因通過(guò)調(diào)控基因參與對(duì)白粉病的抗性過(guò)程。HSP90的分子伴侶SGT1也參與橡膠樹白粉病的抗病性。在橡膠樹葉片上接種白粉菌后,通過(guò)觀察菌絲生長(zhǎng)狀態(tài),發(fā)現(xiàn)突變體表現(xiàn)出稀疏的菌絲網(wǎng)絡(luò),并且突變體上活性氧的產(chǎn)生也降低了,表明參與橡膠樹白粉病的抗病反應(yīng)。推測(cè)HSP90 與分子伴侶SGT1 相互作用,從而啟動(dòng)一個(gè)特異性信號(hào)級(jí)來(lái)參與抗病反應(yīng)過(guò)程。在本研究中接種白粉菌后發(fā)現(xiàn),-基因的表達(dá)量呈現(xiàn)上調(diào)趨勢(shì),在6 h表達(dá)量達(dá)到最高,是處理前的4倍,表明白粉菌侵染會(huì)導(dǎo)致-基因表達(dá)量顯著性上升。與的 研 究 結(jié) 果 一 致。推 測(cè)-基因可能參與橡膠樹白粉菌抗性過(guò)程。SA、JA、ETH、ABA 等多種植物激素調(diào)控的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)相互作用對(duì)植物抗病能力有重要影響。已有研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)SA、MeJA 和ETH 處理顯著上調(diào)了南瓜抗白粉病自交系中的表達(dá),表明響應(yīng)植物激素信號(hào)途徑。在南瓜中采用qRTPCR 分析顯示基因?qū)A 處理具有明顯應(yīng)答反應(yīng),說(shuō)明基因也響應(yīng)SA 激素處理。ETH 與ABA 在EIN3-AB14-VTC2 級(jí)聯(lián)蛋白在抗壞血酸AsA(ascorbic acid)生物光合過(guò)程調(diào)控活性氧ROS(reactive oxygen species)積累以應(yīng)對(duì)病原菌對(duì)植物的侵染。ABA 和ETH 處理后發(fā)現(xiàn),-基因表達(dá)量顯著上調(diào)表達(dá),分別是處理前的26、21 倍,在MeJA 和SA 處理后發(fā)現(xiàn),-基因的表達(dá)量呈現(xiàn)顯著下調(diào)的趨勢(shì),在2 h 表達(dá)量達(dá)到最低,分別是處理前的8.5、14 倍,表明-響應(yīng)ABA、ETH、JA 和SA 信號(hào)途徑,推測(cè)ABA、ETH、JA 和SA 作為信號(hào)分子參與-抗病防御反應(yīng)過(guò)程中。植物在受到病原菌感染后,會(huì)產(chǎn)生過(guò)敏性反應(yīng),感染部位會(huì)有大量活性氧ROS產(chǎn)生和積累。白粉菌侵染會(huì)造成葉片組織結(jié)構(gòu)損傷,使植物產(chǎn)生過(guò)敏反應(yīng)來(lái)應(yīng)對(duì)白粉病原菌。在HO處理下,發(fā)現(xiàn)橡膠樹-基因上調(diào)表達(dá),推測(cè)-基因參與植物體內(nèi)HO誘導(dǎo)抗病傳導(dǎo)過(guò)程。綜上所述,初步認(rèn)為-基因不僅響應(yīng)白粉菌侵染脅迫的應(yīng)答,還受植物抗病相關(guān)激素和HO誘導(dǎo),推測(cè)-在橡膠樹白粉病抗病傳導(dǎo)過(guò)程及激活植物免疫過(guò)程中有重要作用。以上研究結(jié)果為進(jìn)一步了解橡膠樹-基因的功能以及橡膠樹抗白粉病分子作用機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

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