Hpa1Xoo-N21多肽的應(yīng)用及其脅迫下抗病機(jī)制研究.pdf

1、水稻白葉枯病菌harpin蛋白Hpa1XooN端的卷曲螺旋(CC)結(jié)構(gòu)域多肽N21能誘導(dǎo)煙草產(chǎn)生過(guò)敏性壞死反應(yīng)HR(hypersensitive response)，是harpin蛋白重要的功能結(jié)構(gòu)單元。因此，進(jìn)一步研究該多肽在植物上的應(yīng)用效果和機(jī)制，將為全面理解harpin蛋白和應(yīng)用這類蛋白或多肽奠定基礎(chǔ)。本文通過(guò)體外施用N21多肽，研究了其在促生、抗病、抗旱等方面的應(yīng)用效果，同時(shí)利用煙草cDNA微陣列芯片測(cè)定了干旱和TMV(toba

2、cco mosaic virus)脅迫條件下轉(zhuǎn)N21基因煙草的轉(zhuǎn)錄表達(dá)譜，通過(guò)兩兩比較分析了不同信號(hào)通路和抗病防衛(wèi)相關(guān)基因的表達(dá)情況，進(jìn)而了解N21引發(fā)有益表型的分子機(jī)制。
　　N21多肽能顯著促進(jìn)植物生長(zhǎng)，N21多肽（40μg/mL）能增加番茄、辣椒、黃瓜、甜瓜和小麥植株的株高，與對(duì)照相比株高分別增加了12.35％、29.43％、20.94％、7.00％和12.42％，N21處理植株的根長(zhǎng)與對(duì)照相比增加了11.70％、24.80

3、％、51.42％、11.72％和4.88％。同時(shí)，處理株的根的分蘗數(shù)和葉片數(shù)也顯著多于對(duì)照株。N21多肽也能提高植物的抗病性，體外試驗(yàn)表明N21處理番茄、草莓和桃等果實(shí)，能推遲番茄、草莓灰霉病和桃褐腐病的發(fā)病時(shí)間，病害嚴(yán)重度減輕，對(duì)番茄灰霉病、草莓灰霉病和桃褐腐病的防效分別為80％、80％、和75％，與化學(xué)農(nóng)藥處理的效果相當(dāng)。N21多肽還能增強(qiáng)植物的抗旱性，干旱脅迫(PEG)2d后，對(duì)照組煙草大部分葉片出現(xiàn)了明顯的不可逆萎蔫癥狀，而N2

4、1噴施的煙草生長(zhǎng)正常，只是下部個(gè)別葉片出現(xiàn)了較輕的萎蔫癥狀。這些結(jié)果均說(shuō)明體外施用N21多肽具有促生長(zhǎng)、抗病、抗旱等效果。
　　利用芯片進(jìn)行了TMV和干旱(PEG)脅迫下轉(zhuǎn)N21基因煙草和未轉(zhuǎn)基因親本煙草(CK)兩兩間六對(duì)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)比較與分析，以3倍表達(dá)差異為標(biāo)準(zhǔn)（ratio＞3.0或ratio＜0.33），接種TMV的親本煙草和親本煙草[CK(TMV) vs CK]相比，上調(diào)表達(dá)的基因有1768個(gè)，下調(diào)表達(dá)的基因有2273個(gè);接

5、種TMV的轉(zhuǎn)N21基因煙草和轉(zhuǎn)N21基因煙草[N21(TMV)vs N21]相比，1813個(gè)基因上調(diào)，1840個(gè)下調(diào)基因;接種TMV的轉(zhuǎn)N21基因煙草和接種TMV的親本煙草[N21(TMV) vs CK(TMV)]相比，928個(gè)基因上調(diào)，895個(gè)基因下調(diào);PEG處理的親本煙草和親本煙草[CK(PEG) vsCK]相比，上調(diào)基因1704，下調(diào)基因2817;PEG處理的轉(zhuǎn)N21基因煙草和轉(zhuǎn)N21基因煙草[N21(PEG) vsN21]相比，

6、2019個(gè)上調(diào)基因和2763個(gè)下調(diào)基因;PEG處理的轉(zhuǎn)N21基因煙草和PEG處理的親本煙草[N21(PEG) vsCK(PEG)]相比分別有517個(gè)基因上調(diào)表達(dá)和565個(gè)基因下調(diào)表達(dá)。
　　著重分別分析了CK(TMV) vs CK、N21(TMV) vs N21、N21(TMV) vs CK(TMV)間的相關(guān)信號(hào)通路及與抗病性相關(guān)基因的表達(dá)情況。(1) CK(TMV)與CK相比，發(fā)現(xiàn)120個(gè)與抗病性相關(guān)的基因差異表達(dá)，上調(diào)基因48

7、個(gè)，下調(diào)基因72個(gè)。與ABA信號(hào)通路相關(guān)的差異表達(dá)基因有29個(gè);與JA信號(hào)通路相關(guān)的差異表達(dá)基因35個(gè);ET信號(hào)通路13個(gè);SA信號(hào)通路8個(gè);鈣信號(hào)調(diào)節(jié)相關(guān)的差異基因有6個(gè);另外，還有與PR蛋白相關(guān)的差異表達(dá)基因6個(gè)。(2) N21(TMV)與N21比較，抗病相關(guān)差異表達(dá)基因82個(gè)。其中，49個(gè)上調(diào)，33個(gè)下調(diào)表達(dá)。與ABA相關(guān)有17個(gè)，JA相關(guān)27個(gè)，ET相關(guān)10個(gè)，SA相關(guān)3個(gè)，鈣信號(hào)相關(guān)23個(gè)，PR相關(guān)2個(gè)。(3) N21(TMV