一氧化氮（NO）在擬南芥抗病信號(hào)途徑中的調(diào)控機(jī)理.pdf

1、一氧化氮(NO)是迄今發(fā)現(xiàn)的自然界中十個(gè)最小的化學(xué)分子之一,是一種易擴(kuò)散的生物活性分子。NO在原生動(dòng)物、細(xì)菌、酵母、動(dòng)物和人體的作用機(jī)制已有大量研究。NO不僅在人體和哺乳動(dòng)物的血管松弛、神經(jīng)傳導(dǎo)以及先天性免疫反應(yīng)等動(dòng)物生理代謝過(guò)程中是一種關(guān)鍵的信號(hào)分子,而且被認(rèn)為是一種新的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)參與植物的生長(zhǎng)發(fā)育。研究者發(fā)現(xiàn)NO在植物的抗病防御反應(yīng)中也發(fā)揮著重要作用。 目前NO藥物學(xué)的作用在植物抗病反應(yīng)中已有較多報(bào)道。然而,NO與SA

2、、JA和ET植物激素相互作用如何調(diào)節(jié)植物抗病性的分子機(jī)制不清楚。本論文將利用已獲得的多種突變體材料,采用反向遺傳學(xué),分子生物學(xué)和藥物學(xué)等技術(shù),重點(diǎn)解析NO與SA、JA和ET互作在植物抗病分子機(jī)制中作用。 實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明： (1)半定量RT-PCR分析發(fā)現(xiàn)NO含量升高的突變體cue1植株中組成型地表達(dá)抗病相關(guān)基因PR1和PDF1.2。在cue1中SA的含量大幅上升,細(xì)菌病原計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)表明cue1對(duì)Pseudomonas s

3、yringae pv. macicola ES4326具有一定的抗性。用不同濃度NO供體SNP處理WT(Col),PR1和PDF1.2基因的表達(dá)與SNP的濃度有一定的依賴性。在cue1npr1和cue1nahG雙突變體中,植株葉片NO含量與cue1基本一樣,但是PR1基因的表達(dá)完全受到抑制,并且對(duì)P.s.m. ES4326表現(xiàn)出完全的感病。這些實(shí)驗(yàn)表明NO對(duì)抗病基因PR1的誘導(dǎo)是通過(guò)SA和NPR1來(lái)完成的。 (2)外源NO供體S

4、NP處理乙烯不敏感突變體ein2和ein3不能誘導(dǎo)PDF1.2的表達(dá),而處理茉莉酸不敏感突變體jar1卻能誘導(dǎo)PDF1.2的表達(dá)。半定量RT-PCR結(jié)果顯示,雙突變體cue1jar1不能阻斷PDF1.2的表達(dá),而雙突變體cue1ein2卻阻斷了PDF1.2的表達(dá)。熒光染料DAF-2DA對(duì)雙突變體cue1ein2和cue1jar1染色發(fā)現(xiàn)NO含量和cue1的基本一樣。細(xì)菌病原計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)表明cue1ein2和cue1jar1對(duì)P.s.m。ES

5、4326都具有抗性。雙突變體cue1ein2表現(xiàn)出晚花現(xiàn)象,而cue1jar1依舊與jar1同樣表現(xiàn)為早花。由此可見(jiàn),NO對(duì)抗病相關(guān)基因PDF1.2表達(dá)的影響是通過(guò)EIN2來(lái)起作用,而不是JAR1,但是對(duì)ein2和jar1開(kāi)花影響的機(jī)制可能完全不一樣。 (3)SNP處理突變體eds1和eds5,結(jié)果表明對(duì)抗病基因PDF1.2和PR1表達(dá)的影響和WT基本上一樣,但是NO對(duì)eds1和eds5的葉片的發(fā)育有更重要的影響,當(dāng)SNP的濃度

6、高于20 μM時(shí),它們的葉片幾乎全部都出現(xiàn)網(wǎng)狀葉脈。因此,NO在EDS1和EDS5的上游起作用的可能性不大,卻對(duì)它們的葉片發(fā)育過(guò)程有重要的作用。 本論文初步通過(guò)反向遺傳學(xué),分子生物學(xué)和藥物學(xué)的方法揭示了NO對(duì)抗病信號(hào)途徑SA途徑和JA/ET途徑的調(diào)控作用。NO對(duì)SA抗病信號(hào)途徑的標(biāo)志基因PR1的表達(dá)調(diào)控主要是通過(guò)SA和NPR1來(lái)實(shí)現(xiàn)的,而對(duì)JA/ET抗病信號(hào)途徑的標(biāo)志基因PDF1.2的表達(dá)調(diào)控是通過(guò)EIN2和EIN3來(lái)完成的,而