南方根结线虫效应蛋白MiV758及其寄主靶标蛋白的功能研究

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根结线虫(Meloidogyne spp.)是一类专性的植物内寄生线虫,严重危害全球农作物的产量和品质。探究根结线虫效应蛋白的功能及其与植物靶标蛋白的互作机制,对于制定根结线虫的防治新策略具有重要意义。本文利用原位杂交技术、qRT-PCR及活体RNAi对南方根结线虫类毒液过敏原蛋白编码基因Mi V758功能进行分析,同时利用酵母双杂技术筛选MiV758的番茄互作靶标及其互作关键结构域;进一步沉默靶标蛋白基因SlE3UP在烟草中的同源基因NbE3R14,探究其在调控植物基础免疫反应及线虫侵染寄生的作用,主要结果如下:1.南方根结线虫MiV758基因的表达模式及其活体RNAi对线虫寄生的影响原位杂交揭示MiV758基因在2龄幼虫(J2)的亚腹食道腺细胞特异性表达;实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测到MiV758基因在侵入后2龄幼虫表达量最高,是侵染根系前J2的31.7倍,在J3/J4内表达量开始下降,在卵内的表达量最低,与侵入前2龄幼虫相差无几;利用烟草脆裂病毒(TRV)介导的活体RNAi技术沉默MiV758基因,J2接种TRV沉默番茄株系5 d后,qRT-PCR检测显示,TRV::V758农杆菌处理后线虫的MiV758表达水平相比野生型降低62.3%,且差异显著(P<0.05);TRV::V758农杆菌处理番茄株系的根结、雌虫及卵块数明显少于野生型对照,分别下降16.7%、17.8%及16.8%,结果揭示MiV758主要在南方根结线虫侵染植物早期发挥作用。2.酵母双杂筛选MiV758的番茄互作靶标蛋白及其互作关键结构域的验证构建了 MiV758酵母诱饵载体,利用酵母双杂技术筛选番茄cDNA酵母文库,获得了 7个潜在番茄互作靶标蛋白克隆,经一对一验证发现仅有酵母克隆LOC101263135基因片段所编码的蛋白与MiV758互作;克隆LOC101263135全长基因SlE3UP,经酵母双杂验证发现MiV758与其全长E3泛素连接酶SlE3UP也互作;氨基酸序列分析揭示LOC101263135编码蛋白包含SlE3UP蛋白部分结构域,通过缺失SlE3UP不同结构域构建了7个缺失突变体酵母载体,与MiV758进行酵母转化互作验证,明确了 IBR2-C结构域是影响SlE3UP与MiV758在酵母中互作的关键结构域。3.TRV介导的泛素连接酶NbE3R14基因沉默对烟草基础免疫及南方根结线虫寄生的影响利用TRV介导的活体RNAi沉默了SlE3UP基因的烟草同源E3泛素连接酶NbE3R14基因,用flg22处理NbE3R14基因沉默烟草叶片后,qRT-PCR检测到PTI相关基因GRAS2、WRKY7及WRKY8表达量与野生型对照WT相比,分别下降了 41.3%、63.9%及61.8%,且呈现显著性差异(P<0.05);接种辣椒疫霉36 h后,基因沉默的烟草叶片病斑比WT对照扩大了 28.5%;接种灰葡萄孢2d后,基因沉默的烟草叶片的坏死程度明显增大;接种南方根结线虫8周后,在基因沉默的烟草根系上产生的根结、雌虫和卵块数与WT相比均显著上升,推测沉默NbE3R14能干扰植物基础免疫,从而导致烟草对病原生物的侵染更为敏感。总之,南方根结线虫MiV758在线虫侵染寄生前期发挥重要作用,与番茄靶基因E3泛素连接酶SlE3UP在酵母中互作,IBR2-C结构域是互作的关键;E3泛素连接酶可能参与正向调控植物免疫反应,推测线虫可能通过与SlE3UP互作抑制植物基础免疫反应,从而促进根结线虫对寄主植物的侵染。
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