在豆科植物中,共生和免疫逐渐成为人们讨论的热点,相关研究也被广泛开展。围绕共生和免疫,虽然提出了很多合理的猜测,但是在实验中一直没有取得突破性的进展。本实验室在研究免疫关键激酶LjSERK时发现,共生关键激酶LjSym RK能够与LjSERK2、LjSERK3发生体外相互磷酸化。这表明LjSERK可能参与调节共生固氮途径,同时,LjSym RK也可能参与调控免疫途径。以此研究为背景,本文通过观察LjSERK2和LjSERK3突变体的共生表型,来探索LjSERK2和LjSERK3对百脉根共生固氮的影响。此外,在泛素化反应中,大家普遍认为,底物的泛素化修饰类型主要由E3决定。但是近年来的研究表明,E2和E3间的特异性也对底物的泛素化修饰类型起着决定性的作用。因此,传统的体外泛素化系统已经不能满足现在的研究需求,针对物种自身建立特异性的体外泛素化系统是十分必要的。本文将分离鉴定百脉根中潜在的泛素结合酶E2,通过体外泛素化实验检测其蛋白酶活。旨在为建立百脉根特异性体外泛素化系统提供实验材料。研究结果如下:1.在Atbak1-4突变体中分别超表达LjSERK2、LjSERK3发现:LjSERK2转基因植株的株高明显增加,花期提前。LjSERK3转基因植株的叶柄明显变长,单片叶面积变大。经flg22处理后,转基因植株的MAPK3/6磷酸化水平明显增加。结果表明,LjSERK2和LjSERK3可以部分回补Atbak1-4突变体表型,具有和At BAK1相似的生物学功能。同时,LjSERK2和LjSERK3之间可能存在基因功能冗余。2.在百脉根中利用CRISPR-Cas9系统敲除LjSERK2、LjSERK3发现:在LjSERK2、LjSERK3单敲除以及LjSERK2/LjSERK3双敲除突变体中,接种根瘤菌2周后的结瘤总数明显减少,但总结瘤密度没有明显变化,同时突变体呈现出植株矮小、根系短小等发育受阻表型。结果表明,LjSERK2、LjSERK3对根瘤发育没有明显影响,但是在植株的生长发育过程中发挥着重要的作用。3.在野生型拟南芥背景下超表达LjSym RK发现:与空载体对照相比,超表达LjSym RK的转基因植株对flg22处理不敏感,MAPK3/6的磷酸化水平明显减弱,免疫Marker基因转录水平的上调倍数明显低于野生型。结果表明,在拟南芥中超表达LjSym RK可以一定程度上抑制flg22介导的免疫反应。4.利用拟南芥E2序列,通过同源序列比对预测了14个LjE2基因并做了进化树分析。5.成功构建了11个融合表达载体p ET-LjE2:His,利用原核表达系统,诱导表达并纯化得到10个LjE2蛋白。6.通过体外泛素化实验,成功鉴定到了9个具有泛素结合酶活性的LjE2。