转录因子AtMYB44与韧皮部蛋白ATPP2-A1介导拟南芥抗桃蚜的作用机制

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HrpNEa是由革兰氏阴性细菌Erwinia amylovora产生的一类harpin蛋白,它可以激发不同信号通路,诱导植物产生抗病、抗虫、抗旱以及促生长等多种表型。HrpNEa处理拟南芥可以激活乙烯信号通路来诱导植物对绿桃蚜的抗性,也可以通过增强韧皮部防卫反应来抵抗刺吸式昆虫的取食。   转录因子在植物应对生长发育过程中的各种生物和非生物胁迫过程中起重要作用。外施HrpNEa能激活乙烯信号通路来诱导植物对绿桃蚜的抗性,那么,与乙烯信号相关的转录因子有哪些参与了这一过程?转录因子和乙烯信号通路的关键调控因子EIN2(ethylene insensitive2)会有什么样的联系?   PP2(phloem protein2)是韧皮部汁液中含量很多的一种蛋白,是一个包括AtPP2-A1到AtPP2A-15和AtPP2-B1到AtPP2-B15共30个成员的多基因家族。这些基因的生物活性及转录过程都知之甚少。只有AtPP2-A1被证明具有凝集素活性,可以与N-乙酰葡糖胺低聚体结合。虽然产生了一些拟南芥AtPP2复等位基因突变的突变体,但它们的生物效应还未被研究,特别是AtPP2缺失突变体在抗虫防卫反应中的作用更是不清楚。而AtPP2-A1在拟南芥对蚜虫取食的防卫反应中起的作用也不确定。   本文筛选了介导HrpNEa诱导拟南芥抗绿桃蚜作用的转录因子和韧皮部蛋白。并初步探究了AtMYB44参与乙烯信号通路的作用机制及AtPP2-A1在韧皮部抗虫防卫反应过程中的作用机制。   1、介导HrpNEa诱导拟南芥抗绿桃蚜作用的转录因子的初步筛选   HrpNEa处理拟南芥可以激活乙烯信号通路来诱导植物对绿桃蚜的抗性。为了阐明乙烯信号在诱导抗虫过程中的调控机制,我们对拟南芥中由乙烯诱导的37个转录因子进行了研究。HrpNEa处理拟南芥野生型Col-0后,与对照处理相比,有22个基因被上调表达,4个被下调,9个没有变化,其中AtMYB44的上调表达程度最高。通过研究37个转录因子突变体中蚜虫趋避以及繁殖情况发现,有24种突变体和野生型差不多,有4种抗性增强,9种抗性减弱。atmyb44对蚜虫的趋避性减弱程度最为明显,而且减弱了HrpNEa诱导的抗虫反应。我们又分别检测了乙烯信号通路的标志基因PDF1.2的诱导表达情况,在野生型中上调表达,但在atmyb44和另外的4种突变体里不受影响,这说明了乙烯信号通路已被阻断。本研究证明了拟南芥突变体atmyb44能消除HrpNEa诱导的EIN2基因的表达,从而说明了AtMYB44与EIN2有着很紧密的联系。   2、韧皮部蛋白AtPP2-A1介导拟南芥的抗绿桃蚜作用   当受到刺吸式昆虫的攻击,植物会启动PP2参与的韧皮部防卫反应机制。本研究从30个PP2的编码基因中筛选到一个受HrpNEa诱导上调表达并与抗虫相关的基因AtPP2-A1。探究了AtPP2-A1在受到HrpNEa诱导及过量表达后对拟南芥抗虫作用。结果表明,HrpNEa处理可以抑制蚜虫对Col-0的取食行为,同时会上调AtPP2-A1的表达,而对atpp2-a1没有这两种作用。在AtPP2-A1过表达植株的叶片、茎、花萼和花瓣中均能检测到大量AtPP2-A1基因的表达,这些器官在抑制昆虫韧皮部取食的相关防卫反应中起作用。与对照植株相比,HrpNEa处理Col-0和AtPP2-A1过表达植株后,可明显的减少蚜虫的定殖量。说明AtPP2-A1在植物的抗虫防卫反应过程中起重要作用,尤其是韧皮部相关的防卫反应。
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