擬南芥谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶基因家族的抗病功能分析.pdf

1、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶(GSTs)是具有降解有毒物質(zhì)和避免氧化損傷功能的酶的超家族。GSTs廣泛參與各種生物學(xué)過程，包括生物和非生物脅迫以及調(diào)控過程。因此，包括農(nóng)業(yè)生物技術(shù)在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域都對該酶非常關(guān)注。目前在植物中鑒定到了14類GSTs，其中Phi和Tau類是最大最重要的類別。Tau類的進(jìn)化已經(jīng)明確，但Phi類GSTs(GSTFs)的分布情況還不確切。在本研究中，分析了非植物物種中GSTFs的整體分布和進(jìn)化關(guān)系，并進(jìn)一步闡述了擬南芥GST

2、s對強(qiáng)破壞性壞死營養(yǎng)型真菌病原Sclerotinia sclerotiorum抗性的作用及其機(jī)制。獲得的主要結(jié)果如下:
　　1.在非植物物種包括子囊菌、粘菌以及原生生物尾刺耐格里原蟲（Naegleria gruberi）和Aureococcus anophagefferens中鑒定獲得了GSTF序列。GSTFs在這些細(xì)菌和原生生物中的分布與其基因組大小及其棲息地相關(guān)，而在子囊菌中的分布和豐度則與生活方式關(guān)聯(lián)。序列比較、基因結(jié)構(gòu)合系

3、統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果顯示非植物GSTFs存在顯著差異，說明進(jìn)化過程的多元起源特點(diǎn)。
　　2.利用Atgst敲除突變體分析明確了AtGST基因在S.sclerotiorum抗性中的作用。結(jié)果表明，擬南芥GST家族中只有部分成員在S.sclerotiorum抗性中起作用。它們包括AtGSTL2以及Phi類GST大部分成員，但它們所起作用的重要性各不相同。這些AtGSTs涉及在病菌侵染后不同階段起作用。
　　3.利用防衛(wèi)信號傳導(dǎo)基因突變

4、體的分析結(jié)果顯示，水楊酸途徑充當(dāng)了病原侵染后AtGSTs基因表達(dá)的放大擴(kuò)增器。在誘導(dǎo)AtGSTF2中NPR1的作用比水楊酸含量更重要。乙烯途徑不同因子對組成性以及病原侵染誘導(dǎo)的AtGSTs表達(dá)的調(diào)控作用各不相同。EIN2對這兩類AtGSTs表達(dá)均起重要調(diào)控作用但調(diào)控作用方向相反。結(jié)果還表明，AtGSTF2和AtGSTF6的表達(dá)受多種因子的緊密而不同效應(yīng)方向的調(diào)控。這些因子包括數(shù)個(gè)AtWRK Ys和AtCAMTA3。AtWRKY70負(fù)調(diào)控

5、S.sclerotiorum抗性，是病原誘導(dǎo)激活A(yù)tGSTF2所必需，也是病原誘導(dǎo)AtGSTF6部分需要。AtWRKY70作用于NPR1以及大多數(shù)防衛(wèi)反應(yīng)通路調(diào)控因子的下游。此外，AtGSTF1強(qiáng)烈正向影響EIN2的組成性表達(dá)。
　　4.感S.sclerotiorum的AtGST突變體呈現(xiàn)改變的PAMP激發(fā)的活性氧積累。表明這些突變體早期提高的感病性可能與早期MAMP觸發(fā)免疫信號傳導(dǎo)的改變有關(guān)。
　　5.采用無膠無標(biāo)記定量蛋

6、白質(zhì)組學(xué)方法，分析揭示了AtGSTL2抗病調(diào)控機(jī)制與多條防衛(wèi)反應(yīng)途徑相關(guān)。該基因的敲除突變抑制了多條防衛(wèi)途徑體系，從而導(dǎo)致對S.sclerotiorum的高度敏感性。Atgstl2突變體與野生型對照差異表達(dá)蛋白涉及不同途徑及許多生物學(xué)過程，絕大多數(shù)被下調(diào)表達(dá)。病原菌侵染后，Atgstl2突變體與野生型對照相比只有16個(gè)顯著差異表達(dá)蛋白，這些蛋白涉及防衛(wèi)反應(yīng)、氧化還原調(diào)節(jié)和谷胱甘肽代謝。
　　6.鑒定分析結(jié)果顯示，擬南芥潛在S-亞硝