激活蛋白促進(jìn)水稻生長及誘導(dǎo)抗性作用機(jī)理的研究.pdf

1、激活蛋白(activatorprotein)是從交鏈孢菌(Alternariaaxo)、稻瘟菌(Piriculariaoryzae)、紋枯病菌(Rhizoctoniasolani)、黃曲霉菌(Aspergillusspp)等多種病原真菌中分離的一種的具有生物活性的新型蛋白類激發(fā)子。田間試驗(yàn)結(jié)果表明，激活蛋白對多種蔬菜和水果具有免疫增產(chǎn)的作用。本文在純化交鏈孢菌激活蛋白的基礎(chǔ)上，以水稻為試驗(yàn)材料，對激活蛋白促進(jìn)水稻幼苗生長和誘導(dǎo)抗病性作用

2、機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)研究，明確了激活蛋白與植物互作后產(chǎn)生有益表型的生理基礎(chǔ)及分子機(jī)理。 建立了交鏈孢菌胞內(nèi)42kDa激活蛋白的純化方案。激活蛋白粗提液經(jīng)飽和硫酸氨溶液沉淀后，過HitrapTM26/10脫鹽柱，再依次進(jìn)行HitrapTMQFF陰離子交換層析和SephacrylS-100分子篩層析等純化步驟，最終經(jīng)SDS-PAGE檢測得到分子量為42kDa的單一條帶。序列比對結(jié)果表明，該蛋白為一全新蛋白。 研究了激活蛋白處理對水

3、稻幼苗生長的影響，結(jié)果表明：1～6ug/mL激活蛋白對水稻幼苗株高和根長的生長均有促進(jìn)作用，對根長的作用效果更顯著，激活蛋白處理后增強(qiáng)了水稻的根系活力和硝酸還原酶活性、提高了幼苗葉片中葉綠素、可溶性糖和可溶性蛋白的含量。就不同處理濃度而言，以2ug/mL激活蛋白的作用效果最好。激活促進(jìn)水稻生長的關(guān)鍵是促進(jìn)了植物根系的生長并增強(qiáng)了植物的光合作用。 研究了激活蛋白對水稻的誘導(dǎo)抗病性，結(jié)果表明：1～6ug/mL的激活蛋白均能誘導(dǎo)水稻產(chǎn)

4、生對稻瘟菌、白葉枯病菌的抗性，但6ug/mL激活蛋白的誘抗效果最好；離體抑菌實(shí)驗(yàn)表明：激活蛋白本身對稻瘟菌、白葉枯病菌不具有抑菌活性；激活蛋白誘導(dǎo)處理后對水稻幼苗葉片中的幾種防御酶具有不同影響：激活蛋白處理后3～7d內(nèi)，POD、PPO和SOD的酶活性及H2O2含量均有不同程度的增加，而CAT活性呈下降趨勢。激活蛋白誘導(dǎo)水稻產(chǎn)生的抗性與植物體內(nèi)的活性氧代謝有關(guān)。 利用cDNA微陣列技術(shù)分析了水稻經(jīng)激活蛋白處理后的基因表達(dá)譜，結(jié)果表

5、明：激活蛋白處理水稻后共出現(xiàn)了233個(gè)差異表達(dá)基因，其中140個(gè)基因上調(diào)表達(dá)，93個(gè)基因下調(diào)表達(dá)，差異表達(dá)基因的功能涉及生長發(fā)育、信號傳導(dǎo)、光合作用、抗病、抗逆、物質(zhì)代謝等多個(gè)方面。 利用半定量RT-PCR方法對相關(guān)差異表達(dá)基因的驗(yàn)證結(jié)果表明：激活蛋白能促進(jìn)生長發(fā)育相關(guān)基因MADS-box、光合作用相關(guān)基因PhyB1及代謝相關(guān)基因PPDK、PDC-1和OGDE1的表達(dá)。這些基因的上調(diào)表達(dá)，在分子水平上解析激活蛋白對水稻生長的促進(jìn)

6、作用提供了依據(jù)；激活蛋白處理水稻后，誘導(dǎo)了信號通路中關(guān)鍵調(diào)節(jié)基因NPR1和bZIP，以及防衛(wèi)反應(yīng)相關(guān)基因PR1a、GST和APX的表達(dá)，水稻經(jīng)激活蛋白處理啟動(dòng)了SAR信號通路，從而獲得了對病原菌的廣譜抗性。 Northern雜交結(jié)果表明：激活蛋白能夠誘導(dǎo)茉莉酸信號傳導(dǎo)途徑中關(guān)鍵調(diào)節(jié)酶基因RCI-1和AOS基因的表達(dá)。激活蛋白處理水稻后啟動(dòng)了茉莉酸信號傳導(dǎo)途徑。 基于cDNA微陣列的雜交結(jié)果，克隆了水稻中推測的硫代硫酸轉(zhuǎn)移