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基于激发防御反应的霜霉菌质外体效应因子PvNLP7发掘圆叶葡萄抗病相关基因的研究

批准号:
31801822
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
向江
依托单位:
学科分类:
果树种质资源与遗传育种学
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
吴江、程建徽、魏灵珠、曹玥华、沈碧薇

项目摘要

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项目成果

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中文摘要
葡萄霜霉病是危害葡萄最为严重的世界性病害之一。发掘葡萄抗病相关基因进行抗病新种质的创制成为霜霉病防治的新策略,但如何准确鉴定出抗病相关基因是目前的新挑战。本申请拟通过研究激发PTI反应的葡萄霜霉菌质外体效应因子NLPs来解决该问题。根据前期转录组分析数据,我们目前已筛选出能够激发植物防御反应的PvNLP7,并明确了它在细胞膜上激活的抗病信号通路。将进一步分析它作为MAMP分子激发植物PTI反应,验证其结构与功能之间的关系。并以之为诱饵,从霜霉菌免疫品种圆叶葡萄‘Noble’中筛选出识别蛋白,利用双分子荧光互补及免疫共沉淀进行互作验证。最后将识别基因稳定转化至欧洲葡萄中,鉴定转基因植株的抗病性,借助蛋白质组学技术分析识别蛋白在葡萄抗病反应中的调控网络。本研究将初步揭示圆叶葡萄识别霜霉菌PvNLP7效应因子的分子机制,为鉴定葡萄抗霜霉病基因提供新思路,同时为葡萄抗病分子育种提供重要的基因资源。
英文摘要
Grape downy mildew, caused by the oomycete pathogen Plasmopara viticola, is one of the most devastating grapevine diseases worldwide. It has been a novel strategy for downy mildew control to dig out resistance related genes for developing resistant grape cultivars. However, how to accurately identify downy mildew resistance related genes from grapevine is the current pivotal challenge. In this proposal, the study on the apoplastic effectors PvNLPs from P. viticola, which can trigger PTI response in plants will be vital to fundamentally solve this issue. According to our previous transcriptomic analysis, we have isolated eight PvNLP effectors and found that only PvNLP7 can induce plant cell death and defence responses. Furthermore, PvNLP7 was found to be localized to the cell membrane and could trigger complicated signaling pathways involved in plant innate immune responses. In the following study, we will investigate the role of PvNLP7, acting as a MAMP molecule, in triggering PTI response in plants, to reveal the relationship between the structure and function of PvNLP7. Subsequently, screening the recognition proteins from downy mildew early-infected Muscadine rotundifolia cv. ‘Noble’ will be performed using PvNLP7 as the bait. The interaction between candidate recognition proteins and PvNLP7 will be verified by bimolecular fluorescence complementation (BiFC) and Co-Immunoprecipitation (Co-IP) assays. Finally, these recognition genes will be stably transformed into European grapevine cultivar‘Thomson Seedless’ to evaluate their roles in resistance to P. viticola. The regulatory network controlled by recognition genes (resistant genes) will be further explored by means of proteomics analysis. This study will preliminarily reveal the molecular mechanism of the perception of PvNLP7 by M. rotundifolia, which will lay a solid theoretical foundation for identification of new resistant genes from grapevine, and also provide crucial gene resources for molecular breeding for grape disease resistance.
由葡萄霜霉菌引起的葡萄霜霉病严重危害全球葡萄产业。收集葡萄抗病种质资源进行抗病相关基因发掘及利用成为霜霉病防治新策略。本研究通过筛选激发免疫反应的霜霉菌质外体蛋白PvNLPs定向鉴定出圆叶葡萄抗病相关基因。根据前期转录组数据,我们克隆到了7个PvNLPs基因,均属于类型1的NLP蛋白,在侵染葡萄早期表达。亚细胞定位结果显示,除了PvNLP7定位于细胞膜上,剩余6个定位于细胞质和细胞核中。在本氏烟叶片中瞬时表达检测细胞毒素活性,发现只有PvNLP7具有细胞毒素活性,能够引起本氏烟细胞死亡。为了检测PvNLPs是否具有激发防御反应活性,我们首先将其在本氏烟叶片中瞬时表达,接种辣椒疫霉菌。然后稳定转化至拟南芥中,接种霜霉菌,发现只有PvNLP7能够同时激发本氏烟和拟南芥的防御反应,提高抗病性。进一步研究发现,PvNLP7能够提高水杨酸(SA)介导的信号通路中的标记基因PR1a/PR2b的表达量,表明PvNLP7增强了植物的抗病性可能是由于它作为MAMP分子被植物细胞识别,激发了抗病相关基因表达所致。对其结构与功能关系研究,发现NPP1结构域对于其细胞毒素活性和激发防御反应活性都是至关重要的。为了研究PvNLP7激发的信号通路,我们利用病毒介导的基因沉默(VIGS)技术沉默掉本氏烟中多个受体激酶和转录因子,然后注射PvNLP7,发现PvNLP7几乎在所有的沉默植株上都不能引起细胞死亡。接着,采用免疫沉淀(IP)打质谱的方法,得到了299个PvNLP7的候选互作蛋白。通过酵母双杂交进一步筛选,得到特异性互作蛋白ARF。然后通过双分子荧光互补(BiFC)试验验证了PvNLP7和ARF互作,并且定位于细胞质和细胞核中。葡萄瞬时表达和转基因本氏烟诱导表达ARF基因后,增强了对病原菌的抗性,表明ARF可能是植物抗病的正调控因子。本研究明确了霜霉菌质外体蛋白PvNLP7的生物学功能,鉴定到了与它互作的抗病相关基因,为葡萄抗霜霉病分子育种提供一定的理论基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
The complete chloroplast genome sequence of Vitis berlandieri.
伯兰蒂葡萄 (Vitis berlandieri) 叶绿体基因组完整序列
DOI: 10.1080/23802359.2020.1797566
发表时间: 2020-07-29
期刊: Mitochondrial DNA. Part B, Resources
影响因子: --
作者: [Xiang J, Cheng J, Wei L, Cui P, Li M, Wu J]
通讯作者: Wu J
The complete chloroplast genome sequence of Vitis champinii.
香皮葡萄叶绿体基因组全序列
DOI: 10.1080/23802359.2020.1791005
发表时间: 2020-07-15
期刊: Mitochondrial DNA. Part B, Resources
影响因子: --
作者: [Xiang J, Wei L, Cheng J, Li M, Cui P, Wu J]
通讯作者: Wu J
Functional analysis of the Nep1-like proteins from Plasmopara viticola.
葡萄生单轴霉 Nep1 样蛋白的功能分析
DOI: 10.1080/15592324.2021.2000791
发表时间: 2022-12-31
期刊: PLANT SIGNALING & BEHAVIOR
影响因子: 2.9
作者: [Xiang, Jiang, Cheng, Jianhui, Wei, Lingzhu, Li, Mingshan, Wu, Jiang]
通讯作者: Wu, Jiang
DOI: 10.1080/23802359.2020.1797566
发表时间: 2020
期刊: Mitochondrial DNA. Part B, Resources
影响因子:
作者: [Jiang Xiang, Jianhui Cheng, Lingzhu Wei, Pengfei Cui, Mingshan Li, Jiang Wu]
通讯作者: Jiang Wu
葡萄ARF1蛋白介导霜霉菌激发子PvNLP7诱导寄主抗病机理研究
  • 批准号:
    32472681
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.00万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    向江
  • 依托单位:
葡萄霜霉菌质外体蛋白PvNLP7诱导寄主抗病机理及应用研究
  • 批准号:
    LTGN23C150005
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    向江
  • 依托单位:
国内基金
海外基金