Hpa1蛋白的抗病作用及与AtPIP1;4蛋白互作的光合生理功能

【摘要】Harpin是由革兰氏阴性植物病原细菌产生的性质和功能相似的一类蛋白质,影响病原菌在寄主植物上的致病性和非寄主植物上的过敏反应(HR)。外施的Harpin能诱导植物抗病、抗虫和抗旱,并且也能促进植物的生长。本研究中使用的Hpa1xoo是由水稻白叶枯病原细菌(Xanthomonasoryzaepv.oryzae)产生。水通道蛋白(aquaporin,AQP)是指在生物的细胞膜上能够选择性高效转运水分子和一些小分子溶质的膜嵌入蛋白,它的主要功能是担负细胞间或细胞内外水分子和其他小分子溶质的输导。本文着重研究Hpalxoo与PIP1；4的互作、互作产生的影响以及产生影响的机制。1.拟南芥转基因植株HETAt和SHETAt的获得及抗病株系的筛选前人的研究已经证明,革兰氏阴性植物病原细菌可以分泌Harpin蛋白,而这种蛋白能够激活植物的抗病防卫反应信号通路,包括对产生在质外体的H202信号进行转导,但是harpin蛋白在信号通路中是如何被识别的以及在质外体产生的H202是如何参与到防卫反应中的都还不是很清楚。把Hpalxoo和融合有质外体定位信号基因(S)的Hpalxoo(SHpalxoo)转到拟南芥中,产生了2种转基因的拟南芥植株,我们分别命名为HETAt和SHETAt,HETAt中Hpalxoo定位于细胞质而SHETAt中Hpalxoo定位于质外体和细胞质。本章的研究发现,转基因拟南芥对两种植物病原细菌丁香假单胞番茄致病变种菌株DC3000(PstDC3000)和大白菜软腐病菌菌株RL4(PccRL4)的抗病性均有所增强。其中HETAt4和SHETAt4是抗病性最好的株系。因此我们选择这两个株系作为后续研究Hpalxoo蛋白和H2O2在转基因植物中的亚细胞定位以及H2O2是如何参与到防卫反应过程中的实验材料。2.Hpalxoo与PIP1；4在拟南芥细胞膜上的互作验证前人的研究发现转入到拟南芥中的Hpalxoo可以诱导植物防卫反应同时促进植物生长。为了进一步了解Hpalxoo的作用机制,我们实验室就以Hpalxoo为诱饵对拟南芥的cDNA文库进行筛选,从而发现Hpalxoo可以与植物水通道蛋白PIP1；4互作。本章就是通过膜酵母双杂交技术(Membraneyeasttwo-hybridsystem,MYTH)、双分子荧光互补技术(BimolecularFluorescenceComplementation,BiFC)和荧光染料染色观察验证Hpalxoo与PIP1；4的互作并且我们发现这个互作过程是发生在细胞膜上的。我们也设立了一个对照组,即△NT蛋白处理。ANT蛋白是N端缺少了53个氨基酸的Hpa1Xoo蛋白,实验中发现△NT蛋白并不能和PIP1；4蛋白发生互作。3-Hpa1Xoo与PIP1；4蛋白的互作促进拟南芥的生长机制上一章的实验验证了证实Hpa1Xoo与PIP1；4互作,为了进一步研究它们的互作会对植物产生什么影响,我们购买了7种atpip1;4拟南芥突变体的种子。这些种子都是T2代杂合体,因此我们首先利用卡那霉素和Basta抗性筛选出了每种突变体的纯合体,并进行了分子验证。然后我们用原核表达的方法得到了Hpa1Xoo和ANT蛋白并进行了纯化。用两种蛋白和水分别处理WT和atpip1;4突变体的种子,观察了生长表型并用光合仪测定了相关的指标,发现Hpa1Xoo和PIP1；4这两个蛋白对于促进植物生长是缺一不可的。Hpa1Xoo处理的WT拟南芥长势最好,而Hpa1Xoo处理的atpip1;4拟南芥与ANT或水处理的WT和atpip1;4拟南芥生长表型一致,长势都弱于Hpa1Xoo处理的WT。根据以上的实验结果我们推断PIP1；4与Hpa1Xoo蛋白的互作能够促进植物生长,原因是PIP1；4与Hpa1Xoo的互作可以让细胞外的C02通过细胞膜上的PIP1；4蛋白更多的进入到细胞内参与光合作用,提高了光合速率,从而促进了植物的生长。
【作者】尤真真；
【导师】董汉松；
【作者基本信息】南京农业大学，植物病理学，2013，硕士
【关键词】Hpa1Xoo；PIP1；4；互作；植物生长；光合作用；

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