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放线菌新型激发子BAR11诱导苹果植株抗腐烂病的分子靶标及其功能研究

批准号:
32072477
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
颜霞
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:
颜霞

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
微生物产生的激发子(elicitor)可诱发植物防卫机制从而增强植物抗病害能力。新激发子的筛选及其作用机制的研究可为开发新型环保生物农药奠定基础。项目前期从内生放线菌Hhs.015的外泌蛋白中筛选到一新型蛋白激发子BAR11,可显著促进苹果植株抗腐烂病能力,这一发现为研究内生放线菌的诱抗机理提供了材料,有必要对BAR11诱导苹果抗病性的分子靶标及其功能展开研究。本项目拟通过酵母双杂交、双分子荧光互补和GST pull-down等技术鉴定苹果中BAR11的互作蛋白,通过CRISPR/Cas9基因编辑技术构建苹果中互作蛋白的突变体验证靶标功能。利用RNA-seq技术分析在苹果内过表达BAR11基因后苹果转录组的变化及相应的信号通路,从而揭示BAR11促进苹果抗腐烂病的机理,为研究生防菌诱导抗病的机制奠定基础。
英文摘要
Elicitors produced by microorganisms can enhance plant autoimmunity to prevent and control plant diseases through inducing defense mechanism. The study on the screening of new elicitors and action mechanism has laid a foundation for the development and utilization of this kind of new environmental biological pesticides. In the past, elicitors were mainly found in bacteria and fungi, none was found in actinomycetes. In the early stage of the project, a new type of protein elicitor BAR11which can significantly promote apple resistance to apple Valsa canker was screened from the secretory proteins of the endophytic Saccharothrix strain Hhs.015, which was obtained in our lab. The function of this class of proteins has not been reported, and the relevant mechanisms are still poorly understood. The discovery of BAR11 provides necessary materials for the study on the mechanism of inducing resistance of endophytic actinomycetes. In order to study the molecular target and its function of elicitor BAR11, GFP-Trap beads Immunoprecipitation, Yeast Double Hybridization and Immunoprecipitation Co-IP will be used to screen and identify target proteins in apple. CRISPR/Cas9 gene editing techniques are to be used build apple mutant to verify the target function. The RNA-seq technique was used to analyze the transcriptome changes of apples after the overexpression of BAR11 gene, so as to reveal the mechanism of BAR11 promoting plant immunity. Thus, the mechanism of BAR11 promoting apple immunity will be revealed, providing a theoretical basis for the production and application of elicitors.
由黑腐皮壳真菌(Valsa mali)引起的苹果树腐烂病造成苹果生产的重大损失。此前我们报道了杨凌糖丝菌(Saccharothrix yanglingensis)Hhs.015中的一个未被鉴定蛋白BAR11及其在植物上的激发子活性。BAR11处理后的苹果可显著抑制苹果腐烂病菌的侵染,但BAR11的生物学功能和苹果对BAR11的反应尚不清楚。在本基金项目的资助下,完成人首次明确了BAR11是一种放线菌来源的分泌型铁蛋白及其关键的激发子活性区段,并且BAR11作用于苹果攻膜复合物/穿孔素(Membrane attack complex/perforin,MACPF)蛋白从而激活苹果对腐烂病菌的抗性。主要结果如下:通过构建异源过表达激发子BAR11的放线菌Act12菌株,确定BAR11能够被放线菌外泌至苹果细胞中,并且农杆菌介导的烟草瞬时表达系统表明BAR11的信号肽具有分泌功能。蛋白截断突变和免疫活性分析证实了位于BAR11的N端H1螺旋基序对其激发子活性至关重要。通过His Pull-down/MS联合分析筛选BAR11的苹果互作标靶,并利用免疫共沉淀,酵母双杂交,双分子荧光互补和荧光素酶互补实验验证到苹果中两个MACPF蛋白MdMPAL和MdCAD1L能够与BAR11互作。亚细胞定位观察结果表明BAR11与其互作靶标MdMPAL和MdCAD1L具有相同的细胞膜定位。在苹果中进行靶标的过表达和沉默实验发现,MdMPAL和MdCAD1L的沉默促进苹果活性氧迸发和免疫激活,并且BAR11诱导的苹果对腐烂病菌的抗性依赖于MdMPAL和MdCAD1L。蛋白稳定性实验表明,BAR11能够通过26S蛋白酶体途径特异性降解MdMPAL蛋白。此外,转录组学分析表明BAR11能够抑制苹果叶片铁稳态相关基因转录,并促进防御相关基因的转录表达。BAR11转基因苹果愈伤组织的基础免疫水平明显增强,并且对苹果腐烂病菌的抗性主要依赖于水杨酸通路的激活。综上,本项目鉴定到的两个MACPF蛋白MdMPAL和MdCAD1L均参与激发子BAR11诱导的苹果抗性,这为解释激发子诱导抗病性的分子机理提供了新的视角。同时,本项目对于制定高效、环保的苹果病害控制策略具有重要的实践指导意义。
生防菌Hhs.015防治苹果腐烂病的机理研究
  • 批准号:
    31101476
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    颜霞
  • 依托单位:
国内基金
海外基金