ERB1-GDU3通過PCC1影響擬南芥的發(fā)育以及對甜菜曲頂病毒的感病性.pdf

1、雙生病毒(Geminivirus)是一類具有雙生顆粒形態(tài)的植物單鏈環(huán)狀DNA病毒。它在自然界中的宿主很廣，包括許多重要的經(jīng)濟作物。雙生病毒病對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大損失。甜菜曲頂病毒(BCTV，beet curly top virus)是雙生病毒的一個代表種，也是少數(shù)能感染模式植物擬南芥的雙生病毒之一。 由于雙生病毒基因組僅編碼幾個蛋白，故其生命周期的完成必須完全依賴于宿主的組分。分離植物中與雙生病毒侵染途徑相關(guān)的蛋白并研究其作用機理

2、，對農(nóng)作物在遺傳上進行改良以提高對雙生病毒病的抗性具有重大的理論和現(xiàn)實意義。近年來，有不少與雙生病毒編碼蛋白相互作用的宿主蛋白已經(jīng)通過酵母雙雜交系統(tǒng)及反向遺傳學的方法得到分離和驗證。本研究首次應用正向遺傳學的方法，建立了一個高效的表型篩選系統(tǒng)，在擬南芥激活標簽(Activation tagging)T—DNA突變體庫中篩選對BCTV感病性改變的突變體。我們共篩選了10，000個突變體，從中分離了一個名為erb1(enhanced res

3、istance to BCTVJ)的突變體，其對BCTV的感病性明顯下降。erb1在幼苗期比野生型植物小。在erbl及野生型植物中瞬時表達一個帶內(nèi)含子的β—glucuronidase(GUS)基因的實驗表明農(nóng)桿菌介導的的T—DNA轉(zhuǎn)移的過程在erb1中沒有被明顯地抑制。原生質(zhì)體瞬時DNA復制實驗表明BCTV在突變體細胞中的復制明顯減弱。遺傳學分析表明erb1中可能只存在一個T—DNA。通過“質(zhì)粒拯救”(plasmid rescue)實驗

4、，我們定位了這個T—DNA的插入位點，并發(fā)現(xiàn)該位點處于染色體上的非編碼區(qū)。Northern blot及DNA芯片實驗的結(jié)果表明erb1中T—DNA插入位點旁側(cè)三個基因的表達量均有著明顯的上調(diào)。通過分別構(gòu)建上述幾個基因的高表達植物并對它們接種BCTV，發(fā)現(xiàn)只有ERB1/GDU3(Glutamine Dumper3)基因過量表達的轉(zhuǎn)基因植物能重現(xiàn)突變體的形態(tài)學和抗病毒表型。通過對ERB1/GDU3基因表達模式及其蛋白質(zhì)定位的分析，我們發(fā)現(xiàn)該

5、基因主要在維管組織表達，而它的蛋白不均勻地分布于細胞質(zhì)中。DNA芯片及半定量RT—PCR的實驗表明基因PCC1(Pathogen and Circadian Control1)在erb1及ERB1/GDU3高表達植物中的表達量明顯上調(diào)。而PCC1的高表達植物也能重現(xiàn)erb1的表型。 我們的實驗結(jié)果表明，擬南芥的ERB1/GDU3基因可以通過PCC1基因影響植物的發(fā)育及對BCTV的感病性。對這一過程詳細的分子機制的研究還在進行中。