小麦条锈菌效应蛋白Hasp83在条锈菌致病性中的功能分析

【背景】条锈病是小麦上的重大病害,由条形柄锈菌小麦专化型（Puccinia striiformis f. sp. tritici,Pst）侵染引起。条锈菌是活体营养型寄生真菌,在侵染过程中形成吸器,通过吸器从寄主植物汲取营养。同时,吸器分泌效应蛋白调控寄主免疫,促进侵染过程。【目的】明确条锈菌效应蛋白的功能及其作用机理,为揭示条锈菌的致病机制打下基础。【方法】比较分析条锈菌夏孢子、芽管和吸器转录组,获得在吸器诱导表达的分泌蛋白基因Hasp83,在本氏烟叶片细胞中瞬时表达观察是否能抑制由BAX引起的细胞坏死;利用qRT-PCR分析该基因在条锈菌侵染小麦不同阶段的表达水平。借助荧光假单胞菌Ⅲ型分泌系统和寄主诱导的基因沉默（host-induced gene silencing,HIGS）分析Hasp83在条锈菌侵染过程中的功能。利用酵母双杂交系统筛选小麦中与Hasp83互作的蛋白,免疫共沉淀技术进一步在烟草细胞中共表达验证Hasp83及其候选靶标蛋白的互作。【结果】Hasp83开放阅读框全长522 bp,编码173个氨基酸,蛋白N端1—29位氨基酸为信号肽,无保守结构域,在本氏烟叶片细胞中...     

小麦病程相关蛋白1基因的亚细胞定位及信号肽鉴定

前期研究克隆获得了一个叶锈菌诱导的小麦病程相关蛋白1基因TaLr35PR1,明确了其基因结构和表达特征。本研究首先预测TaLr35PR1的信号肽和亚细胞定位情况,进而通过试验予以佐证。将信号肽编码的核酸序列克隆、连接到酵母信号肽诱捕载体pSUC2T7M13ORI上,并转化到酵母蔗糖酶缺陷菌株YTK12中,明确了TaLr35PR1基因的信号肽具有分泌功能。同时,利用酶切连接的方法成功构建亚细胞定位重组体pCamA-TaLr35PR1-GFP,利用基因枪轰击技术瞬时转化洋葱表皮细胞。结果表明,pCamA-TaLr35PR1-GFP融合蛋白主要在细胞外表达,与亚细胞定位预测的结果一致。这些研究结果丰富了小麦病程相关蛋白1基因的研究内容,为进一步探索该类基因的生物学功能及其作用机制提供了研究基础。     

小麦叶锈菌效应蛋白Pt18906激发TcLr27+31的双层防御反应

【目的】由小麦叶锈菌（Puccinia triticina）引起的小麦叶锈病是影响小麦生产的主要病害之一,在小麦与叶锈菌互作的过程中病菌向寄主细胞分泌效应蛋白,以调控寄主防御反应、发挥毒性功能。开展对小麦叶锈菌效应蛋白的研究,探索小麦叶锈菌的致病机制,为病害的持续防控提供依据。【方法】以小麦叶锈菌13-5-72与感病品种Thatcher互作的cDNA为模板扩增效应蛋白Pt18906,通过SignalP 4.1、TargetP 1.1、TMHMM 2.0和EffectorP 2.0软件对Pt18906进行序列特征分析,利用在线软件Swiss-Model预测Pt18906的三级结构,利用在线软件SOPMA预测Pt18906的二级结构。采用实时荧光定量PCR对Pt18906的表达模式进行分析,借助于烟草的异源表达系统对Pt18906进行抑制Bax和INF1诱导的细胞程序性死亡（programmed cell death, PCD）能力验证,利用酵母系统验证Pt18906的信号肽是否具有分泌功能,采用氨基酸逐步缺失的方法缺失突变Pt18906,从而确定其功能毒性motif;通过在烟草中瞬时表达Pt18906-GFP融合蛋白,结合质壁分离技术分析Pt18906的亚细胞定位,得出效应蛋白的作用位点;利用瞬时表达技术在以Thatcher为背景的不含抗病基因和含有不同抗病基因的全套近等基因系上开展Pt18906无毒性功能分析;采用细菌三型分泌系统（Type Ⅲ secretion system）介导的瞬时转化分析Pt18906对寄主防御反应的调控。【结果】从小麦叶锈菌13-5-72与感病品种Thatcher互作6 d的转录组文库中获得一个在接种24 h后显著高表达的、基因全长序列672 bp、编码223个氨基酸的候选效应蛋白Pt18906,该效应蛋白缺乏已知的功能结构域和保守基序,工作环境偏碱性,在烟草细胞中瞬时表达Pt18906,Pt18906能够抑制Bax和INF1诱导的细胞程序性死亡,表明该效应蛋白具有毒性功能,并且通过构建缺失突变体明确其28—47位氨基酸对其毒性功能具有重要作用,该效应蛋白定位于细胞核和细胞质,表明其作用于细胞内。Pt18906在单基因系抗病品种TcLr27+31和TcLr42上能够引起过敏性坏死反应,表明该效应蛋白的无毒性,Pt18906能够引起TcLr27+31中胼胝质的积累和活性氧的迸发,胼胝质随注射时间的增加而逐渐积累,活性氧在注射后的10 min达到最高。【结论】位于28—47位的氨基酸决定Pt18906的毒性主要功能,Pt18906能激发小麦TcLr27+31双层防御反应。     

黄淮麦区57个小麦品种对3株小麦纹枯病菌的苗期抗性鉴定

分别从兰考、夏邑和嵩县的小麦纹枯病罹病植株中分离鉴定出3株小麦纹枯病菌(Rhizocto-nia cerealis),苗期活体测定了黄淮麦区57个小麦品种对3株不同菌系纹枯病菌的抗性,结果发现,被测品种苗期对3株纹枯病菌的抗性差异明显,不同来源纹枯病菌菌系之间的致病性存在分化现象。对兰考菌系R1的抗性:邯6172、花培3号等17个品种表现为中抗,兰考矮早8、百农AK58等24个品种为中感品种,其余16个品种为高感品种;对夏邑菌系R2的抗性:泛麦5号、郑麦98等10个品种表现为中感,其余47个为高感品种;对嵩县菌系R3的抗性:豫教2号、豫农949 2个品种为中感,其余55个均为高感品种。在所有被测品种中,没有发现免疫和高抗品种。     

禾谷丝核菌的次生代谢产物

禾谷丝核菌 (RhizoctoniacerealisVanderHoeven)菌株对小麦的致病性测定结果表明 ,3个菌株的致病力存在显著差异。小麦品种和禾谷丝核菌菌株间存在显著的相互作用 ,在两个感病品种“苏麦 3号”、“宁麦 6号”和R7、R4 6 两个强致病力菌株间 ,这种相互作用尤为明显。禾谷丝核菌在马铃薯蔗糖培养液中产生的次生代谢物种类多 ,产量高。试验明确了进行禾谷丝核菌次生代谢物分析的最佳液相色谱条件。液相色谱和气质联用的结果显示 ,致病力不同的 3个菌株间 ,次生代谢物的构成上有差异 ,呋喃甲酸和苯甲酸衍生物的产量在菌株间差异最大。禾谷丝核菌的酸性粗提物具一定的生物活性 ,在高浓度和低浓度下的作用相反。禾谷丝核菌的次生代谢物处理后 ,小麦组织的电导率与对照 (未处理 )没有差异 ,表明次生代谢物对小麦的细胞膜半渗透性可能没有影响     

Changes in Activities of Antioxidant-Related Enzymes in Leaves of Resistant and Susceptible Wheat Inoculated with Rhizoctonia cerealis

In this study, the changes in activities of peroxidase (POD), glutathione S-transferase (GST), catalase (CAT), and superoxide distmuase (SOD) in leaves of four wheat cultivars, including resistant cultivars Shannong 0431 and Shanhongmai, a mild-susceptible cultivar Lumai 21, and a susceptible cultivar Wenmai 6, were investigated to explore if these antioxidantrelated enzymes were involved in wheat defense response to Rhizoctonia cerealis attack. Results showed that the activities of these enzymes in different wheat cultivars varied greatly after challenging with R. cerealis. The PODactivities in resistant cultivars Shannong 0431 and Shanhongmai increased much quicker after the inoculation and displayed much higher activity than that in susceptible cultivar Wenmai 6. In contrast, POD activity showed a slow accumulation and a delayed peak time. The activities of GST and CAT in Shannong 0431 and Lumai 21 increased obviously within 48 h post inoculation (hpi), whereas SOD activity decreased dramatically within 24 hpi in Shannong 0431 and 24-48 hpi in Lumai 21. In susceptible cultivar Wenmai 6, the SOD and CAT activities didn't change obviously, whereas the activity of GST was decreased. The activities of CAT and GST in Shanhongmai did not show significant difference compared with those in Wenmai 6. Results suggested that POD activity may be positively associated with wheat defense to R. cerealis.     

小麦CBL结合蛋白激酶TaCIPK31负调控TcLr37对小麦叶锈菌的抗性

CIPK是植物特有的丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶家族中的一类SnRK3激酶(SNF1-related protein kinase3),一般与类钙调磷酸酶亚基B类蛋白CBL(calcineurin B-like protein)相互作用形成信号网络,从而在钙信号介导的生理生化过程中发挥作用。克隆获得小麦中CIPK基因家族的TaCIPK31,其全长1 350 bp,编码449个氨基酸,包含保守的激酶催化结构域及调控结构域,与已报道的粗山羊草、水稻等CIPK蛋白具有高度相似性。定量分析结果表明,TaCIPK31在小麦-叶锈菌亲和反应中显著上调诱导表达。烟草亚细胞定位表明该基因分布于整个细胞。通过病毒诱导的基因沉默研究发现沉默TaCIPK31后小麦材料TcLr37对叶锈菌毒性小种THTT抗性增强。此外,详细的组织学分析表明,TaCIPK31沉默植株中推迟了病原菌在寄主中的定殖。推测TaCIPK31在小麦抵抗叶锈菌侵染过程中起负调控作用,该结果对揭示CIPK蛋白激酶在小麦-叶锈菌互作体系的作用及分子机理提供参考。     

可溶性Sox2-11R重组蛋白的制备与鉴定

旨在通过原核表达制备可溶性Sox2-11R重组蛋白,并验证其穿膜能力。首先,采用增强型绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescent protein, EGFP)与蛋白转导域11聚精氨酸（11 arginine, 11R）的融合表达和与成纤维细胞的共孵育验证11R的穿膜能力。其次,将目的基因Sox2-11R在原核表达载体pET30a中表达,通过优化表达条件获取可溶性Sox2-11R重组蛋白。最后,利用Ni柱纯化重组蛋白,SDS-PAGE及Western blotting对其进行鉴定;并用免疫荧光染色验证重组蛋白是否具有进入细胞核的能力。结果表明,成功构建了pET30a-Sox2-11R原核表达载体,纯化的Sox2-11R重组蛋白具有穿膜能力,且在细胞培养基中具有较高溶解度,这为制备其他重编程因子的重组蛋白提供了参考,也为外源蛋白诱导iPSCs奠定了基础。     

番茄抗性相关基因SlHin1的克隆、表达与抗病毒功能

【目的】克隆番茄抗性相关基因Sl Hin1(harpin-induced gene 1),分析其生物信息学特征、组织表达和亚细胞定位情况,研究其在抗烟草花叶病毒侵染、移动中的作用,为番茄抗性育种提供理论依据。【方法】通过RT-PCR及基因克隆方法,从番茄总RNA中克隆得到基因SlHin1;应用生物信息学方法分析其DNA序列及其编码的蛋白序列特性,使用MEGA6.0对SlHIN1氨基酸序列及其同源序列进行多序列比对,并构建同源物种间系统进化树;将该基因片段通过Sal Ⅰ和Bam HI双酶切连接至荧光表达载体pCV-m GFP-C1,采用GFP标记的方法进行亚细胞定位检测,分析编码蛋白表达位置;利用实时荧光定量RT-PCR(qRT-PCR)分析该基因在番茄不同组织的表达量水平;将该基因片段通过Nco Ⅰ和Bam HI通过双酶切连接至植物表达载体pFGC5941,用土壤农杆菌EHA105瞬时过表达该基因并接种标记有绿色荧光的烟草花叶病毒侵染性克隆,以检测植株对病毒的抗性变化,间接ELISA法检测病毒的含量,探究该基因的抗病毒功能。Western blot验证SlHIN1蛋白在本氏烟内的表达情况。【结果】利用RT-PCR方法从番茄材料(Solanum lycopersicon cv.Ailsa Craig)的叶片组织中克隆得到全长为675 bp的番茄抗性相关基因Sl Hin1,将序列分别提交至Gen Bank,得到序列号KU195820。序列比对及生物信息学分析表明,其基因预测编码225个氨基酸,分子量为26.1 k D,理论等电点为9.35,结构上具有LEA-14保守结构域,不具有跨膜区段,并且位于番茄基因组10号染色体上(Solyc10g081980);多序列比对及进化树分析表明,该基因编码的蛋白与茄科植物HIN1氨基酸同源性80.0%以上而与水稻、高粱单子叶植物的亲缘关系较远;亚细胞定位显示定位在细胞膜上与PSORT Prediction预测的亚细胞定位最高概率一致;qRT-PCR结果分析表明该基因具有组织特异性,表达量在根、叶、茎间依次降低;在本氏烟中瞬时过表达SlHIN1并在表达部位接种标记有绿色荧光的烟草花叶病毒侵染性克隆,处理组本氏烟在接种病毒4 d后没有任何荧光出现,而对照组出现绿色荧光。随着接种时间推移,接种7 d后处理组叶片上零星荧光有略微的扩大,而对照组的绿色荧光已经扩散至心叶。间接ELISA检测病毒含量较对照组少,处理组的病毒扩散受到抑制。Western blot分析结果表明,显色后的硝酸纤维素膜上约在26 k D处有一特异条带,而空载体的对照无相应条带,说明SlHIN1蛋白在注射部位成功表达。【结论】Hin1在供试科植物中均存在,其中SlHin1定位在细胞膜,过表达该基因可抑制病毒扩散,推测其可能参与茄科植物对烟草花叶病毒的抗性反应,使植株获得抗性。     

SYBR Green I 实时荧光定量PCR检测小麦纹枯病菌体系的建立和应用

【目的】纹枯病是小麦生产上重要的土传病害之一,早期准确定量检测病原是病害预测预报及实现有效防控的基础。传统组织分离鉴定方法费时、程序复杂,而且无法做到准确定量。为实现小麦纹枯病早期快速准确定量检测,研究旨在建立小麦纹枯病菌（Rhizoctonia cerealis）的SYBR Green I实时荧光定量PCR（real-time PCR）检测方法。【方法】根据小麦纹枯病菌的β-tubilin序列,设计1对特异性引物,建立并优化SYBR Green I real-time PCR反应体系,利用小麦纹枯病菌、立枯丝核菌（R. solani）、双核丝核菌AG-A和AG-F菌株、小麦全蚀病菌（Gaeumannomyces graminis var. tritici）、小麦根腐病菌（Bipolaris sorokiniana）、小麦茎基腐病菌假禾谷镰孢（Fusarium pseudograminearum）和禾谷镰孢（F. graminearum）等8种小麦根部或土壤病原物的菌丝DNA进行普通PCR和real-time PCR特异性检测,并对灵敏度、可重复性进行评价。利用该体系分别检测接种后5、10、60 d不同接种浓度的盆栽小麦病株。【结果】研究设计的引物特异性强,普通PCR检测结果仅小麦纹枯病菌DNA有扩增条带。Real-time检测结果表明该对引物对小麦纹枯病菌只有唯一的产物吸收峰,对其余供试菌株均未检测到荧光信号。普通PCR检测的灵敏度为6.5×10³ copies/μL, real-time PCR的灵敏度可达到6.5×10² copies/μL。以携带目的基因片段的重组质粒为标准品,构建的real-time PCR标准曲线循环阈值与模板浓度呈良好的线性关系,熔解曲线的吸收峰单一,相关系数为0.997,扩增效率为0.91。对人工接种的盆栽小麦病株进行real-time PCR检测,结果表明与病情指数和接种量分别呈显著正相关。【结论】研究建立的基于real-time PCR技术的小麦纹枯病菌快速检测方法速度快、灵敏度高、特异性强、重复性好。可以用于小麦纹枯病菌检测、指导病害预测和防治。     

本氏烟抗细胞凋亡基因NbDAD1克隆及遗传转化研究

[目的]克隆本氏烟的抗细胞凋亡基因NbDAD1,并对该基因进行遗传转化研究。[方法]通过RT-PCR技术分离本氏烟NbDAD1基因,构建基因超表达载体,以获得转入NbDAD1基因和携带HAtag标签的NbDAD1基因抗性植株。[结果]试验克隆出了全长351 bp的本氏烟NbDAD1基因;成功构建了重组质粒pCAMBIA1301-NbDAD1和pCAMBIA1301-NbDAD1HAtag;共获得3个基因型50株T0代抗Hyg本氏烟植株,其中23株检测PCR呈阳性。[结论]该试验为研究NbDAD1基因在本氏烟中的具体功能及深入探讨DAD1蛋白在植物细胞程序性死亡中可能的作用机制奠定了基础。     

病原诱导的小麦转录因子TaERF1b基因的分离和表达

 【目的】研究一个病原诱导的小麦ERF转录因子基因在对纹枯病菌、赤霉病菌防御反应中的作用。【方法】应用生物信息学、RT-PCR、RACE方法,从赤霉病菌诱导的小麦中,分离ERF转录因子基因的全长cDNA序列;利用半定量RT-PCR方法,分析该基因对小麦纹枯病菌、赤霉病菌及MeJA、ET和SA处理的应答表达情况。【结果】从赤霉病菌诱导的抗赤霉病小麦品种苏麦3号cDNA中,分离出1个编码ERF转录因子基因的全长cDNA序列。该基因暂被命名为TaERF1b,编码由280个氨基酸组成的蛋白质TaERF1b。TaERF1b具有保守的ERF/AP2结构域,但TaERF1b蛋白全长氨基酸序列与已克隆的ERF蛋白同源性较低（＜36.5%）。TaERF1b基因表达分析的结果表明,纹枯病菌、赤霉病菌侵染可快速诱导抗病小麦中TaERF1b基因的上调表达,该基因转录表达水平在防卫相关激素乙烯、茉莉酸处理早期显著增强,而且TaERF1b对外源乙烯、茉莉酸处理的响应时期早于对纹枯病菌、赤霉病菌的响应时期。【结论】分离出一个受病原诱导的小麦ERF新基因TaERF1b,其编码蛋白TaERF1b为植物ERF转录因子家族的一个新成员,可能通过茉莉酸、乙烯信号途径介导小麦对纹枯病菌、赤霉病菌的防御反应。     

受青枯菌诱导表达的马铃薯转录因子类StWRKY8的克隆与表达分析

【目的】从接种青枯菌（Ralstonia solanacearum）的马铃薯中薯3号（Solanum tuberosum）中克隆类StWRKY8部分序列,分析其序列结构特征,研究该基因在感、抗病基因型马铃薯中受诱导的差异表达模式及其不同的组织表达定位。【方法】分别培养抗病基因型马铃薯ED13、感病基因型中薯3号至9-10叶期,以伤根浸菌法接种青枯菌菌株PO41。提取叶片总RNA,反转录为cDNA,使用PCR筛选cDNA差减试剂盒构建消减文库,筛选出384个阳性克隆作为原始SMART cDNA文库,采用5'-RACE法根据SMART-RACE cDNA扩增试剂盒说明克隆全长类StWRKY8。并分别应用生物信息学软件BioEdit、BLAST、MEGA 5.0分析类StWRKY8的基因序列、序列相似性比对以及建立系统进化树。利用ProtParam、ProtScale、SWISS-MODEL、NetPhos2.0 Server、WOLF PSORT、TargetP1.1 Server等在线服务器预测类StWRKY8的理化特性、三级结构、磷酸化位点以及亚细胞定位。提取马铃薯ED13、中薯3号接种青枯菌后的叶片总RNA,采样时间点分别为处理后6 h、12 h、1 d、2 d、3 d、4 d和6 d,运用反转录PCR和荧光定量PCR检测类StWRKY8的表达情况。以类StWRKY特异PCR产物制备地高辛标记探针,取材料茎、叶组织制作石蜡切片,并与标记探针进行原位杂交,定位其组织表达。【结果】获得了类StWRKY8 cDNA部分序列,长563 bp,包括一个完整开放阅读框258 bp,编码85个氨基酸。类StWRKY8属于第二类WRKY,锌指结构类型为C₂H₂,具有一个典型的WRKY保守结构域。其氨基酸序列与茄科（Solanaceae）其他成员具有高度同源性,与马铃薯转录因子StWRKY8相似性高达98%。预测类StWRKY8等电点约为9.1,半衰期大于5.5 h,为水溶性蛋白,其三维结构为非球状分子,含有3个磷酸化位点,亚细胞定位于细胞内。类StWRKY8受青枯菌诱导后表达上调,且在感、抗病基因型马铃薯中表达有差异。类StWRKY8在感病基因型马铃薯接种青枯菌6 h内表达量较低,而在抗病基因型马铃薯接种青枯菌6 h内高强度表达。该基因主要在茎叶维管束系统的韧皮部表达,具有组织特异性。【结论】类StWRKY8具有转录因子的一般结构特征,受青枯菌等病菌的诱导表达,同时受寄主植物固有抗性的影响,在感、抗病基因型中表达模式不同。推测其在植物防御反应中发挥作用并参与机体调控。     

3种作物纹枯病菌生物学特性差异的比较

较系统地比较了水稻、玉米和小麦3种作物纹枯病菌的培养性状及其在不同培养基、温度、碳源、氮源、pH值和光照条件下生物学特性的差异。结果表明:供试的3种纹枯病菌菌株在菌落生长速率、菌落和菌核颜色、菌核数量和菌核在培养皿的分布等方面均有明显差异;水稻、玉米和小麦纹枯病菌在Czapek培养基上菌丝生长最快、产生的菌核最多,在Richard培养基上菌丝生长最慢,在WA培养基上产生菌核极少或无;水稻和玉米纹枯病菌菌株生长温度范围为10～35℃,最适温度为25～30℃,而小麦纹病菌枯菌株生长温度范围为5～30℃,生长最适温度为20～25℃;3种纹枯病菌菌株对供试碳源中的可溶性淀粉、蔗糖和葡萄糖能很好地利用,但水稻和玉米纹枯病菌菌株对甘露醇的利用能力最差,而小麦纹枯病菌菌株对乳糖的利用能力最差;硝酸钾、亚硝酸钠、硫酸铵、脲和L-亮氨酸5种氮源对3种纹枯病菌菌丝的生长影响不显著,但对菌核的形成有显著影响;3种纹枯病菌菌株在pH 4～10时均可生长和形成菌核,pH 6时生长最快、形成菌核较多。试验结果还表明,光照对3种纹枯病菌菌丝的生长影响无明显差异,但对菌核数量和颜色有显著影响。     

小麦条锈菌一个产孢相关基因PsCon1的克隆及表达特征分析

【目的】克隆小麦条锈菌产孢相关基因PsCon1,分析其在病菌不同发育时期的表达水平。【方法】利用RT-PCR和PCR技术克隆PsCon1的cDNA序列和基因组序列,采用生物信息学技术预测分析该基因的DNA序列结构及其编码蛋白的保守域等基本特性,运用实时荧光定量RT-PCR技术分析PsCon1在夏孢子,芽管以及不同侵染时间的表达水平。【结果】PsCon1由3个外显子和2个内含子构成,开放阅读框长为252bp,编码83个氨基酸;编码的蛋白PSCON1不含跨膜区,无信号肽,定位在细胞质,具有2个conidiation-specific protein6保守结构域。PsCon1与小麦秆锈菌核苷酸序列的一致性在外显子区为78%,内含子区为43%,与小麦秆锈菌(Puccinia graminis)的亲缘关系最近,与烟曲霉(Aspergillus fumigatus)和费氏新萨托(Neosartorya fischeri)的亲缘关系次之。PsCon1在小麦条锈菌萌发夏孢子时期基因表达量为新鲜夏孢子中的1.69倍。在亲和组合中,PsCon1在小麦条锈菌接种小麦后6h和24h表达量最高,分别为在新鲜夏孢子中表达量的3.21倍和2.91倍;在接种后24h至168h,基因表达基本呈下调趋势,在接种后168h的表达量最低,仅为夏孢子时期的0.0004倍,在接种后216h和264h,表达量有所增加,表达量约为接种后168h的15倍。在非亲和组合中,PsCon1在小麦条锈菌接种小麦后36h表达量最高,但仅为新鲜夏孢子基因表达量的0.13倍,基因表达总体呈下调趋势。【结论】PsCon1参与了小麦条锈菌对小麦的侵染,可能作为一个致病相关基因影响了条锈菌芽管和吸器的形成,同时促进了条锈菌在侵染过程中的产孢。PsCon1的克隆为进一步研究该基因在小麦与条锈菌互作过程中的功能奠定了基础。     

本氏烟DnaJ-like蛋白在芜菁花叶病毒侵染过程中的作用

热休克蛋白40(HSP40)因其蛋白家族含有保守的J结构域又被称为DnaJ蛋白,其同源蛋白被称为DnaJ-like蛋白。研究表明,DnaJ蛋白家族响应了多种病毒的侵染,但发挥作用的方式各不相同。芜菁花叶病毒(TuMV)是一类重要的蔬菜病毒,给蔬菜生产造成严重经济损失。DnaJ-like蛋白是否响应TuMV侵染,是否在TuMV侵染过程中发挥作用目前尚不清楚。本实验在本氏烟中克隆了分属DnaJ蛋白A类亚家族和B类亚家族的16条基因;qRT-PCR分析表明,DnaJ-like蛋白家族基因在TuMV侵染后表达上调。分别沉默2个亚家族的典型基因NbJ1和NbJ5后,TuMV在沉默植株上的病毒积累量显著较少。结果表明,DnaJ-like蛋白可能在TuMV侵染过程中发挥作用,这为深入了解TuMV的致病机制提供了新思路。     

ToMV外壳蛋白互作IP-L蛋白的亚细胞定位及表达分析

【目的】前期研究显示To MV外壳蛋白(coat protein,CP)可以与烟草蛋白L(CP-interacting protein-L,IP-L)相互作用,本研究旨在明确To MV CP与IP-L的共定位情况、IP-L的组织表达和在To MV侵染条件下烟草IP-L及其编码蛋白的表达变化情况,为进一步明确IP-L的功能提供依据。【方法】通过双酶切法从笔者实验室构建保存的p GBKT7-CP和p GADT7-IP-L重组载体上切下To MV CP和IP-L目的片段,构建融合蛋白植物表达载体p PZP-IP-L-N-EGFP和p PZP-CP-N-Ds Red及原核表达载体p EGX-IP-L。通过热激法将融合表达的植物表达载体转化至农杆菌EHA105,在烟草表皮细胞瞬时表达IP-L-N-EGFP和CP-N-Ds Red,共聚焦荧光显微镜下观察IP-L和To MV CP共定位情况。用实时荧光定量RT-PCR(q RT-PCR)分析IP-L在本氏烟各组织部位的表达量。原核表达载体p EGX-IP-L,转化原核表达菌BL21,优化GST-IP-L可溶性表达条件后大量表达该蛋白,用GST亲和层析法纯化获得可溶性GST-IP-L蛋白,免疫家兔制备多克隆抗体。ELISA测定抗体效价,Western印迹法明确抗体的特异性后,利用该抗体分析To MV侵染条件下番茄IP-L蛋白表达情况,用q RT-PCR检测IP-L表达变化与蛋白水平是否一致。【结果】To MV CP在本氏烟叶片表皮细胞的细胞质和细胞质膜以及叶绿体均有分布,而IP-L只在本氏烟叶片表皮细胞质膜表达,二者共定位在细胞质膜。IP-L在本氏烟叶片中特异高表达,显著高于茎、根和花中的相对表达量。在温度为30℃,IPTG诱导浓度为0.3 mmol·L-1条件下表达出大小为42.8 k D的可溶性GST-IP-L融合蛋白。纯化获得约4.2 mg可溶性蛋白,免疫家兔制备了效价为1/6400的多克隆抗体。Western印迹结果表明,该抗体可以与IP-L的原核产物特异性结合。在To MV侵染本氏烟1、3、7 d后,Western印迹分析表明IP-L在叶片内表达量随接种时间呈明显上调趋势。q RT-PCR检测结果与Western印迹结果一致,显示IP-L在To MV侵染本氏烟第7天后的叶片内表达量是健康对照的3倍多,差异达到显著水平。【结论】To MV CP和IP-L共定位于本氏烟表皮细胞质膜,IP-L在本氏烟叶片内特异高表达。制备的IP-L多克隆抗体具有良好的免疫反应活性,可以用于IP-L表达量检测;To MV侵染烟草可诱导IP-L及其编码蛋白表达量显著上调。     

NSvc4和CP蛋白与水稻条纹病毒的致病相关

【目的】以水稻条纹病毒（Rice stripe virus,RSV）编码的NSvc4蛋白和CP蛋白的致病功能鉴定为切入点,研究RSV的致病机理。【方法】通过农杆菌介导在本氏烟中对RSV编码的6个蛋白进行细胞定位。采用双分子荧光互补（Bimolecular fluorescence complementation,BiFC）技术鉴定NSvc4蛋白与其余5个蛋白间的互作关系,并用酵母双杂交体系（Yeast two-hybrid,YTH）对NSvc4与CP蛋白间的互作再次验证。利用马铃薯X病毒（Potato virus X,PVX）系统在本氏烟叶片研究NSvc4蛋白和CP蛋白的致病性,采用实时荧光定量PCR（Real-time PCR）技术验证致病性鉴定结果。【结果】RSV NSvc4蛋白能与CP蛋白互作,且蛋白复合体在本氏烟细胞中能够定位到叶绿体。致病性鉴定显示,PVX-RSV-NSvc4侵染的本氏烟表现为花叶症状;PVX-RSV-CP能够在侵染叶上诱导花叶症状,但是系统叶却恢复健康;PVX-RSV-NSvc4与PVX-RSV-CP共侵染的本氏烟和PVX-RSV-NSvc4CP侵染的本氏烟的侵染叶、系统叶均表现出了严重病症。Real-time PCR结果显示,PVX载体在各侵染本氏烟中的累积量均较低,而RSV CP和NSvc4基因的表达量与本氏烟的发病症状紧密相关。【结论】NSvc4和CP蛋白均有致病性。CP蛋白的致病力不能持久,但是与NSvc4蛋白互作后具有持久致病力,表明二者协同在RSV致病过程中发挥作用。