小麦条锈菌δ-(1)-吡咯啉-5-羧酸脱氢酶基因Pst25505的功能分析

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小麦是重要的粮食作物之一,小麦条锈病是严重影响其产量的病害,病原物小麦条锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici,Pst)能够在小麦叶片上产生黄色疱状病征从而危害小麦的正常生理进程。对于小麦条锈病的防控主要是依靠种植抗病品种以及化学农药的使用,但化学农药易造成抗药性的产生和对环境的极大危害,因此种植抗病品种是防治小麦条锈病最经济有效的手段。然而,栽培品种面临抗性“丧失”的问题。由于有性生殖等原因造成小麦条锈菌变异并快速产生新的生理小种,导致原有的抗病品种失去抗性从而形成新的优势小种,进而引起小麦条锈病的发生和流行。因此,研究小麦条锈菌如何调节植物免疫从而实现病原侵染的原因和分子机制尤为重要,对于实现有效地持续防控小麦条锈病具有重要意义。在实验室小麦条锈菌和小麦亲和互作的转录组数据库中筛选出一个高表达的小麦条锈菌基因Pst25505,并对它进行了初步的功能分析,获得的主要结果如下。1.通过生物信息学的初步分析发现Pst25505编码δ-(1)-吡咯啉-5-羧酸脱氢酶(P5CDH),属于醛基脱氢酶超家族,利用Secretome P 2.0 Server预测其可能为一个非典型分泌蛋白。对接种小麦条锈菌CYR31后不同时间点的实时定量PCR分析发现该基因在侵入和寄生前期上调表达,36h到达顶峰。在本氏烟的亚细胞定位实验中发现其定位于细胞质,小麦原生质体定位实验也同样证实了此结果。2.通过农杆菌在本氏烟上瞬时表达Pst25505后发现其能够抑制BAX和INF1引起的细胞程序性死亡。同时在本氏烟中利用农杆菌瞬时表达Pst25505后12h进行实时定量PCR分析发现能够使依赖水杨酸和茉莉酸免疫的标志基因表达量降低。3.而且通过BSMV介导的寄主诱导的基因沉默(BSMV-HIGS)技术瞬时沉默Pst25505,沉默植株在接种小麦条锈菌亲和菌系CYR31后和对照组相比所产生的活性氧迸发积累量增多,菌丝面积和菌丝生长也同样受到抑制,小麦条锈菌的致病力降低。4.利用免疫共沉淀质谱技术(IP-MS),筛选出Pst25505的预测候选靶标,推测过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)为其候选靶标。
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