课题基金 / 基金详情

条锈菌重要保守效应子PstGSRE1及其m9基序调控小麦免疫机理

批准号:
32102175
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
郭嘉
依托单位:
学科分类:
植物病理学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
郭嘉

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
小麦条锈病是我国小麦生产上重大致灾病害。前期发现,小麦条锈病菌(Pst)效应子PstGSRE1及其甘氨酸和丝氨酸富集基序m9,通过干扰小麦锌指蛋白转录因子TaLOL2进核而抑制植物免疫。然而,关于它们调控小麦免疫反应的分子机理有待进一步解析。本项目拟截断和点突变m9与TaLOL2,借助瞬时表达明确m9基序抑制寄主PTI和ETI免疫性的功能位点;利用蛋白质互作、荧光素酶互补(LUC)等途径,明确PstGSRE1与TaLOL2互作位点,并解析其与致病性关系。创制TaLOL2抗病过表达材料,通过Chip-seq解析转录因子TaLOL2结合的启动子原件,明确PstGSRE1干扰TaLOL2影响的小麦免疫信号通路。本研究将深入阐明富含甘氨酸和丝氨酸效应子PstGSRE1调控寄主免疫反应的机理,拓展对于小麦-条锈菌互作过程中免疫信号的理解,为开辟持久有效的小麦条锈病防控策略提供基因资源和理论依据。
英文摘要
Stripe rust, caused by Puccinia striiformis f. sp. tritici (Pst), gives great threats to wheat production in China. In our previous studies, we identified an important candidate glycine-serine-rich effector PstGSRE1 from Pst and found that PstGSRE1 and PstGSRE1-m9 motif disrupted nuclear localization of TaLOL2 and suppressed ROS-mediated cell death induced by TaLOL2, thus compromising host immunity. In this project, we will firstly mutate the PstGSRE1-m9 motif and TaLOL2 by peptide fragment and signal amino acid to uncover the functional sites of PstGSRE1, for which are essential for suppressing PTI and ETI of wheat. Secondly, we will reveal the interaction site between PstGSRE1-m9 and TaLOL2 by Pull-down, Co-IP and LUC. Thirdly, we will generate the overexpression transgenic wheat plant of TaLOL2 and find the promoter element of TaLOL2. Furthermore, the immunity pathway of TaLOL2 that disrupted by PstGSRE1 will be revealed by Chip-seq. This project will deeply address the molecular mechanisms of glycine-serine-rich effectors regulating plant immunity and provide gene resources and theoretical foundation for establishing strategies for sustainable control of wheat stripe rust.
小麦条锈病是我国小麦生产上重大致灾病害。小麦条锈菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici, Pst)作为一种活体营养型寄生菌,通过吸器分泌多种效应子来调节寄主防卫反应。因此,研究条锈菌效应子功能及其调控的寄主免疫反应,有助于深入解析病原菌致病机理,并为创制新的持久抗条锈病材料提供理论依据。前期发现,小麦条锈病菌效应子PstGSRE1及其甘氨酸和丝氨酸富集基序m9,通过干扰小麦锌指蛋白转录因子TaLOL2进核而抑制植物免疫。本研究进一步探究了PstGSRE1-m9的毒性基序及其与靶标TaLOL2的关键互作区段,创制了TaLOL2过表达材料进行抗性鉴定,并对其调控的下游候选基因进行了初步解析,获得如下结果。.1.首先对效应子PstGSRE1保守基序m9的50个氨基酸进行点突变和分段突变,借助农杆菌系统将21个突变蛋白在烟草中瞬时过表达,进一步明确了PstGSRE1-m9的甘氨酸及丝氨酸不发挥毒性功能,第11-17位氨基酸(PstGSRE1-m9-M7)为其毒性基序。借助荧光素酶互补技术将14个m9的突变体与靶标TaLOL2进行互作验证,发现PstGSRE1-m9与TaLOL2的互作需要甘氨酸及丝氨酸的参与。利用酵母双杂交和双分子荧光互补技术验证了PstGSRE1-m9-M7为m9和TaLOL2互作的关键区段。.2.利用条锈菌生理小种CYR22、CYR29、CYR31、CYR32、CYR33和CYR34对TaLOL2过表达材料进行抗病性鉴定。过表达株系对条锈菌CYR29、CYR31、CYR32、CYR33和CYR34均产生了抗性表型。通过组织学观察与统计,发现过表达株系中条锈菌侵染点附近H2O2积累面积显著增大,菌丝生长受到明显抑制。qRT-PCR结果表明,在条锈菌侵染过程中,病程相关基因TaPR1和TaPR2及活性氧生成相关基因TaNOX在转基因株系中相对表达量显著提高,而活性氧清除相关基因TaSOD 和TaCAT3的表达受到明显抑制,进一步证实了TaLOL2为小麦抗条锈病的正向调节因子。借助于DAP-seq技术,获得了TaLOL2结合的候选调控基序,发现条锈菌侵染过程中TaLOL2正向调控下游抗病相关基因的转录。解析了PstGSRE1与PstGSRE1与TaIMT4/5竞争结合TaLOL2,进而干扰TaLOL2的核转运。
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