1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
卵菌是一类形态上与真菌相似,但进化上与真菌不同的特殊微生物 (Harper et al. 2005)。其中疫霉属、腐霉属、霜霉属等均是重要植物病原菌,引起多种毁灭性植物病害,然而其进化上的特殊性又为其防治带来困难,因此在全球范围内造成巨大的经济损失。
卵菌分泌大量的效应因子进入植物细胞,促进病原菌的侵染。根据这些效应分子在寄主中不同的靶标位置,可将其分为两类。其中一类是质外体效应分子(如酶抑制剂、类 NEPl 家族),它们被分泌到细胞外空间,与胞外的靶标蛋白及膜表面蛋白受体互作;另一类是胞内效应分子(如RxLR蛋白家族、CRN蛋白家族等),它们则能够通过特殊的结构转运到细胞内与细胞内的靶标互作。通过对比研究发现,一个保守的RxLR 基序普遍存在于一类卵菌胞内效应因子中,它能将病原菌分泌的效应分子转运到寄主细胞中(Bos et al.,2006;Whisson et al.,2007;Dou et al.,2008b)。寄主对病原菌的抗病性可分为PAMPs触发的免疫防卫反应(PTI)以及效应因子触发的免疫反应(ETI)。PTI指PAMPs被植物细胞膜上的跨膜受体识别后所激发的一系列防卫反应,而病原菌为了抑制植物PTI反应会分泌一些效应分子,从而导致植物感病。相应的,如果植物中特定的抗病蛋白能识别这些毒性分子,那这个抗病基因所触发的植物免疫防卫反应就是ETI。相比较PTI, ETI是一个更为快速和强烈的抗病过程(Tao,et al,.,2003:Thilmony et al.,2006:Truman et al.,2006)。通常表现为触发植物过敏性细胞死亡(HR)(schulze- Lefert,2004)。目前卵菌中鉴定的无毒蛋白几乎全部是RxLR类效应因子。
辣椒疫霉属于半活体营养病原菌,在活体营养阶段,植物病原卵菌通过向植物细胞内释放一系列的效应蛋白调控寄主的防卫反应从而成功侵染和定殖(Huitema et al.,2004),侵入定殖成功后就转变为死体营养阶段。疫霉菌的菌丝在寄主组织内以菌丝方式活体寄生在植物体内并生长和扩展,菌丝产生分枝进入寄主细胞内形成吸器,吸取水分和养分。一旦侵入定殖成功,大约12-24h后开始由活体向死体营养转变,植物也被杀死,形成坏死斑(Moy et al.,2004)。然而,我们目前对调控疫霉菌活体营养以及活体到死体营养的转换机制还知之甚少。辣椒疫霉作为一种世界范围内普遍发生的土传病害,不仅能侵染包括辣椒、茄子、西红柿、黄瓜等在内的多种经济作物,模式植物拟南芥和本氏烟也是它的寄主,这为卵菌的研究提供极大的便利。本实验室之前克隆的近百个辣椒疫霉效应分子,我们利利用农杆菌介导植物瞬时表达,鉴定到一个能够在本氏烟叶片上引发强烈坏死反应的效应因子RxLR22。本研究拟在此基础上,通过表达模式分析、亚细胞定位以及构建突变体等策略,初步揭示RxLR22的功能,为认识疫霉病害的致病机制提供线索
2. 研究的基本内容和问题
研究的目标:
初步明确辣椒疫霉效应因子RxLR22在致病中的作用,为认识疫霉菌的致病机制提供线索。
研究内容:
3. 研究的方法与方案
研究方法:
1. 实时定量PCR分析RxLR22效应因子的表达模式;
2. 农杆菌介导的植物瞬时表达技术分析RxLR22诱导植物细胞死亡活性;
4. 研究创新点
特色或创新之处
本研究有如下特色和创新之处:
1. 实验系统:本研究采用辣椒疫霉菌-本氏烟互作模式体系,为后续研究效应因子的作用机制提供了便利;
5. 研究计划与进展
研究计划及预期进展
1. 2014年09月熟悉实验室环境,掌握基本实验操作,培育本氏烟。
2. 2014年10月上旬用辣椒疫霉侵染本氏烟,提取不同侵染时期RNA,利用实时定量PCR进行表达模式分析。
