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StMKK1调控马铃薯对晚疫病菌免疫应答的机理研究

批准号:
32072401
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
杜羽
依托单位:
学科分类:
植物病理学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
杜羽

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
MAPK级联系统在植物免疫中发挥重要作用,本研究前期发现马铃薯MAPK类基因StMKK1负调控本氏烟草对晚疫病菌的免疫反应,且激酶活性与其负调控植物免疫相关。但是StMKK1通过何种调控网络和分子机制影响马铃薯对晚疫病菌的免疫应答有待进一步解析。研究前期筛选并验证了酪氨酸磷酸酶StPTP、MAPK类蛋白StMPKa和StMPK4为StMKK1的互作蛋白。本研究拟通过过表达和敲除马铃薯StMKK1基因研究其调控马铃薯对晚疫病菌免疫应答的作用;通过鉴定StPTP、StMPKa和StMPK4调控马铃薯免疫的功能,研究StMKK1与StPTP、StMPKa、StMPK4之间的互作,分析磷酸化、去磷酸化以及蛋白稳定性与蛋白互作的关系,明确StMKK1的调控网络,以期解析StMKK1调控马铃薯免疫的分子机制。研究结果将为马铃薯抗病育种提供新型抗病基因资源,为改良和培育马铃薯抗病品种提供理论指导。
英文摘要
MAPK proteins play important roles in plant immunity. Our previous research showed that potato StMKK1 gene negatively regulates Nicotiana benthamiana defense response to the late blight disease, and the kinase activity is responsible for its negative regulation of immunity. However, the mechanism and the regulation network that StMKK1 uses to modulate potato immunity is not known. Previously, we performed a yeast two hybrid screening to identify StMKK1-interacting proteins, and we have confirmed that the Protein Tyrosine Phosphatase StPTP, the MAP kinase proteins StMPKa and StMPK4 interact with StMKK1. This study, we plan to overexpress and knock out StMKK1 in potato to study the role of StMKK1 in regulation of potato immunity to the late blight disease; to investigate the role of StPTP, StMPKa and StMPK4 in potato immunity; to study the relationships between StMKK1 and StPTP, StMPKa, StMPK4 in protein interaction, phosphorylation, dephosphorylation, protein stabilities to clarify the regulation network of StMKK1, in order to reveal the mechanism of StMKK1 in regulation of plant immunity. The results from this research will provide new disease resistance gene resources for potato resistant breeding, and provide theoretical guidance for improving and cultivating potato disease resistant cultivars.
马铃薯是我国重要的粮蔬兼用作物,由致病疫霉菌引发的晚疫病是危害马铃薯生产的第一大病害。解析马铃薯抗病调控机制对防控晚疫病至关重要。植物丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联在抗病信号传递中发挥重要作用,植物通过蛋白激酶和磷酸酶可逆的调控MAPK级联。.本研究在鉴定到马铃薯感病因子StMKK1及其互作蛋白StPTP1a、StMPK7和StMPK4的基础上,通过过表达和干扰StMKK1基因,接种晚疫病菌、青枯病菌以及灰霉菌,结果显示StMKK1通过负调控SA信号通路抑制马铃薯对晚疫病菌、青枯病菌的抗性,增强马铃薯对灰霉菌的抗性;StMKK1互作蛋白StMPK7/4通过磷酸化稳定RNA结合蛋白StUBA2a/b,激活SA信号通路,增强马铃薯对晚疫病菌的抗性。研究还鉴定到调控马铃薯免疫的新的MAPK级联途径StMKK5-StSIPK,以及广谱抗病相关基因StLTPa。.本氏烟草过表达、沉默以及马铃薯遗传转化试验揭示StPTP1a通过抑制SA信号通路负向调控植物对晚疫病菌的抗性;沉默NbPTP1a使得StMKK1丧失了感病功能,表明StMKK1依赖NbPTP1a抑制植物对致病疫霉菌的抗性;体内和体外试验证明StMKK1和StPTP1a相互作用、StPTP1a与StMPK7/4相互作用;同时体内和体外磷酸化试验表明StPTP1a在Tyr-203位点去磷酸化StMPK7/4;StPTP1a抑制组成型激酶活性的CA-StMPK7、CA-StMPK4触发的植物细胞死亡;Tyr203A突变消除了CA-StMPK7/4触发的植物细胞死亡,同时也减弱了StMPK7/4的抗病功能,表明StMPK7/4的磷酸化与其抗病功能正相关;突变三个磷酸化位点的StPTP1a3A丧失了磷酸酶活性,表明StPTP1a的磷酸化与酶活性相关;通过分别共沉默NbPTP1a和NbMPK7/4,接菌试验表明StPTP1a抑制StMPK7/4介导的植物免疫;Western blot结果显示在PTI后期StPTP1a被StMKK1磷酸化和稳定,进而去磷酸StMPK7/4,表明StMKK1在马铃薯PTI反应中具有双重调控功能。.本研究扩展了MAPK级联在马铃薯应对晚疫病胁迫中的调控网络,深化了我们对植物免疫信号转导精细调控机制的认识,为马铃薯抗病策略的开发奠定理论基础。
StMPK7-StUBA2a/b信号模块在转录后水平调控马铃薯抗晚疫病机制研究
  • 批准号:
    32372502
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    杜羽
  • 依托单位:
晚疫病菌寄主细胞核定位效应蛋白PITG_20303的毒性作用机理
  • 批准号:
    31701770
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    杜羽
  • 依托单位:
国内基金
海外基金