蛋白激发子EsxA诱导水稻抗病性机制
批准号:
32060633
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
于文清
依托单位:
学科分类:
生物防治
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
于文清
中文摘要
以激发子诱导抗性是植物病害防治的有效手段,揭示其作用机理是当前研究的重要任务。前期研究中发现一个早期分泌抗原靶6家族蛋白EsxA具有激发子活性,可诱导植物过敏反应、活性氧爆发及一系列水稻病程相关蛋白(PRs)基因上调表达,增强了水稻对稻瘟病及立枯病的抗性,极具应用潜力。但该EsxA诱导水稻抗病性的机制尚不明确。本研究拟建立EsxA-水稻互作体系,1)从转录及代谢层次确证EsxA诱导PRs基因上调表达及激素类物质积累,并激活水稻抗病信号转导链,增强水稻抗病性;2)鉴定水稻细胞中的EsxA受体蛋白,阐明EsxA与水稻细胞受体特异识别并结合、形成抗病信号、活化信号转导链、激活防卫基因表达,进一步调控激素代谢,进而增强植株抗病性的分子机制。预期研究结果/结论可丰富诱抗型激发子对植物病害防治的理论,为EsxA在诱抗剂类生物农药开发中的应用奠定基础。
英文摘要
Inducing plant resistance using elicitors is one of effective methods to control plant diseases, and explaining their mechanism of action are the primary tasks in current. In a previous study, a EsxA gene encoded earlier secreted antigen target 6 was found be an elicitor, that can produce positive hypersensitive response, reactive oxygen species burst, up-regulate pathogenesis-related proteins (PRs) gene expression and can induce plant resistance to rice blast and seedling blight, thus has a potential of application. However, the mechanism by which EsxA enhances rice diseases-resistance is unclear. In this study, an interacting system between EsxA and rice will be established, and (1) we will verify from the transcription and metabolic levels that EsxA induces PRs genes to up-regulate expression and regulates hormone accumulation in rice, then triggers signal transduction chains to enhance rice disease resistance ; (2) we will identify a EsxA-receptor protein in rice cell to illuminate the molecular mechanism of EsxA inducing plant disease-resistance, by which EsxA recognizes and binds to receptors distinctively, then disease resistance signals form and activates the signal transduction chains, triggers the expression of defense genes, thereby enhances rice disease resistance. The results/conclusions will contribute to enriching the theories of resistance-inducing elicitors controlling plant diseases and provide a basis for the application of EsxA on the development of resistance-inducing biological pesticides.
植物免疫激发子可通过提高植物自身的抗病水平来减少对化学农药的依赖。植物免疫激发子研究与应用尚处于起步和发展阶段,挖掘激发子资源并阐明其诱导植物抗病性机制是当前亟需解决的问题。前期研究从土地类芽胞杆菌(Paenibacillus terrae)NK3-4菌株中克隆并外源表达了毒力因子EsxA基因,该EsxA具有诱导植物超敏反应和活性氧爆发的蛋白激发子特性。基于植物免疫学理论,该EsxA必然与植物进行分子互作,激活抗病代谢通路,从而诱导植物系统抗性。本项目首先验证了EsxA对水稻促生和诱导抗病性的功能,并检测了其对水稻病程相关(PR)基因转录、表达和激素类物质含量的影响,而后筛选鉴定了EsxA在水稻中的互作蛋白,并以外源茉莉酸(JA)处理水稻秧苗,验证了其在水稻抗病代谢中的信号转导作用,最后采用CRISPR点突变法构建了EsxA互作蛋白水稻突变体。结果表明,EsxA可促进幼苗生长,诱导水稻对立枯病的抗性,诱导水稻中PR基因如MAPK、MAPKKK、NPK1-related PK、ERF、WRKY、TIFY、PR2、PR8、PR10、XB15、AOS、Elicitor 5、PAL、POD、Myb、NPR上调转录,同时诱导水稻POD含量增加和活性提高,EsxA处理还提高了植株中JA和吲哚乙酸含量。酵母双杂交结合Pull down技术筛选鉴定了EsxA在水稻中的一个互作蛋白为未鉴定的蛋白XP_015640200.1(基因名称:Os05g0411600,基因库登录码:BAF17452.2),亚细胞定位检测表明,该蛋白及其与EsxA结合后均定位于细胞核。外源JA处理水稻秧苗可上调对激素的响应、细胞对激素的响应、激素介导的信号通路、激素生物合成过程、激素代谢过程、激素水平调节等GO功能类群基因上调转录,包括丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、MyB、PR2、Elicitor 5、PAL、POD等PR基因。构建了该互作蛋白基因水稻突变株4个。综上,项目阐明了EsxA与水稻受体蛋白互作,诱导JA选择性积累,继而诱导一系列PR基因上调表达,形成抗病信号,通过JA途径激活抗病代谢,而后通过信号转导作用将抗病信号扩散到全株,进而诱导水稻系统抗病性的作用机制。本研究不但有助于丰富蛋白激发子作用机制,还可为其在植物病害生物防治上应用提供理论依据。
抗毒素EndoAI诱导烟草抗病性机制
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批准号:32360698
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:32.00万元
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批准年份:2023
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负责人:于文清
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依托单位:
国内基金
海外基金