擬南芥與核盤菌互作中調(diào)控細(xì)胞氧化還原狀態(tài)的基因的鑒定與功能分析.pdf

1、核盤菌是一種植物病原真菌，其危害巨大，能侵染400多種植物，如棉花、向日葵、油菜等重要經(jīng)濟(jì)作物，導(dǎo)致全球經(jīng)濟(jì)損失。因此，菌核病成為眾多科研工作者的研究熱點(diǎn)。但是，目前對菌核病的抗病機(jī)制認(rèn)識(shí)有限，沒有培育出完全的免疫品種，也沒有找到非常有效的防治方法。本研究中涉及的3個(gè)基因At2g30870、At4g13180和At3g52400都在擬南芥抗菌核病過程中扮演重要的角色。
　　過表達(dá)基因At2g30870，增強(qiáng)了At2g30870-O

2、E植株對核盤菌的抗性。在接菌后24小時(shí)，At2g30870-OE中NADPH氧化酶基因AtrbohD活躍程度強(qiáng)于Col-0，大量ROS累積，氧爆發(fā)強(qiáng)烈。同時(shí)，At2g30870-OE中SOD、POD和CAT等保護(hù)酶被快速激活，清除過量的ROS，使植物體免受ROS的毒害，也抑制了核盤菌在植株內(nèi)的生長。但是，對應(yīng)的T-DNA插入失活突變體SALK_072917中，ROS的積累沒有得到遏制，形成一個(gè)氧化的細(xì)胞內(nèi)環(huán)境，病情發(fā)展迅速。
　　

3、所以，基因At2g30870一方面由自身編碼的非酶小分子蛋白GST直接作用于細(xì)胞內(nèi)的氧化還原環(huán)境；另一方面，通過啟動(dòng)酶抗氧化清除系統(tǒng)來改變植物體內(nèi)的氧化還原狀態(tài)，最終達(dá)到防御菌核病的目的。
　　基因At4g13180過表達(dá)植株At4g13180-OE也具有抵抗菌核病的能力。但是，與At2g30870-OE不同，At4g13180-OE在受到核盤菌侵染后12小時(shí)，AtrbohD與未接種前相比雖然上調(diào)表達(dá)，但是表達(dá)水平低于Col-0。

4、此時(shí)At4g13180-OE中ROS的產(chǎn)生比Col-0少，氧爆發(fā)程度也弱于Col-0。同時(shí)，At4g13180-OE中酶抗氧化清除系統(tǒng)也開始發(fā)生作用，主要是POD和CAT，將H2O2還原成了無害的H2O，避免過量ROS的毒害。但是，在研究中我們發(fā)現(xiàn)NBT染色結(jié)果與酶活檢測結(jié)果不那么一致，我們猜測At4g13180-OE植株中可能是通過其它的機(jī)制將O2-轉(zhuǎn)化為了毒害較小的H2O2，例如基因At4g13180自身編碼的含有短鏈脫氫/還原酶S

5、DR結(jié)構(gòu)域的蛋白，或是非酶抗氧化清除系統(tǒng)中的一些小分子非酶物質(zhì)。
　　基因At3g52400的過表達(dá)能增強(qiáng)擬南芥植株對核盤菌的抗性，而對應(yīng)的T-DNA插入失活突變體SALK_008617則對菌核病更敏感。與At4g13180-OE類似，受侵染后12小時(shí)，At3g52400-OE中AtrbohD的表達(dá)量低于Col-0。此時(shí)，At3g52400-OE產(chǎn)生ROS少于Col-0，氧爆發(fā)弱于Col-0。但是At3g52400-OE中還是在不

6、斷的產(chǎn)生大量的ROS。為了避免毒害作用，At3g52400-OE中的SOD、POD和CAT等保護(hù)酶開始發(fā)揮作用，創(chuàng)造出了一個(gè)還原環(huán)境，延緩核盤菌的生長和定殖。但是，SALK_008617中ROS的積累沒有得到遏制，氧化環(huán)境有利于核盤菌的生長和定殖，菌核病發(fā)展迅速。
　　所以，基因At4g13180和At3g52400都是通過抑制NADPH氧化酶基因AtrbohD的過量表達(dá)和啟動(dòng)細(xì)胞的酶抗氧化清除系統(tǒng)來調(diào)控細(xì)胞內(nèi)氧化還原狀態(tài)，參與到