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拟南芥转录因子MYB44与葡聚糖合酶GSL5对抗桃蚜防卫反应的调控作用

作　者: 孙伟伟
导　师: 董汉松
学　校: 南京农业大学
专　业: 植物病理学
关键词: 拟南芥桃蚜 AtMYB44 EIN2 AtGSL5
分类号: S436.621
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

HrpNEa是由革兰氏阴性细菌Erwinia amylovora产生的一种harpin蛋白,它可以激发不同信号通路,诱导植物产生抗病、抗虫、抗旱以及促生长等多种表型。实验室的前期研究表明,AtMYB44在HrpNEa诱导拟南芥的抗虫过程中起重要作用。但是HrpNEa诱导AtMYB44后的抗虫信号是如何传导的目前还是不清楚的。植物在昆虫取食韧皮部之后,会启动韧皮部防卫机制抵御昆虫侵害,这种机制包括p-1,3葡聚糖胼胝质的合成和随后筛孔的关闭以及筛板的沉积。生物化学和分子化学的相关研究表明,胼胝质是由一系列的酶催化合成的终产物,这些酶被称为胼胝质合酶或者葡聚糖合成酶。在拟南芥中,共有12种编码葡聚糖合酶的基因,它们分别命名为AtGSL1到AtGSL12。本文研究的主要目的之一是阐明在拟南芥中AtGSL5和胼胝质在HrpNEa诱导的抗虫性中的作用。我们的研究证明了在桃蚜的取食活动,AtGSL5对HrpNEa诱导的抗虫性是必要的并且AtMYB44可能对AtGSL5介导的诱导抗虫过程具有调控作用。外施HrpNEa能激活乙烯信号通路来诱导植物对桃蚜的抗性,我们已经研究证明,AtMYB44能调控EIN2的转录水平和诱导在拟南芥上的抗虫防卫反应,AtMYB44与EIN2之间的遗传学关系如何目前还没有研究。为了进一步了解两者之间的互作关系,我们利用乙烯不敏感突变体和AtMYB44过表达植株,通过人工杂交的方式,产生杂交品系MYB44OTA ein,为研究AtMYB44与乙烯信号通路之间的遗传学关系提供重要的实验材料。对大量的桃蚜做了24小时连续的调查,取食的桃蚜的比例在处理的植株上比在不处理的植株上更少,与野生型相比桃蚜更喜欢取食被测试的37种突变体atgsl。进行了24小时的检测,突变体atgsl5比突变体atgsl6对于桃蚜的抵抗能力更强。一致地,通过桃蚜的刺吸实验,突变体atgsl5更能阻碍HrpNEa对桃蚜韧皮部的取食活动的抑制作用。HrpNEa处理后,AtGSL5的表达和胼胝质的沉积在野生型中被诱导,但是在突变体atgsl5中却没有。而且HrpNEa处理后,在抑制蚜虫韧皮部取食的过程中AtMYB44是必不可少的。AtGSL5的诱导表达和胼胝质的沉积在atmby44中被抑制,同样的在atgsl5中也被抑制。结果表明,AtGSL5和AtMYB44在HrpNEa诱导的抑制蚜虫的韧皮部取食过程中都是必需的。进一步试验表明,AtMYB44能调控EIN2的转录水平和诱导在拟南芥上的抗虫防卫反应,为了进一步研究这些品系,确立调控EIN2的AtMYB44和防卫反应之间的基因关联,本研究通过人工授粉的方式,将拟南芥AtMYB44过表达植株(MYB44OTA)的花粉授到乙烯不敏感突变体ein2-1.ein3-1.ein5-1的柱头上,成功获得了纯合的杂交材料MYB44OTA ein2-1和MYB44OTA ein2-1、MYB44OTA ein5-1,并初步测定了对蚜虫的抗性功能。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
缩略语  10-12
上篇文献综述  12-27
  第一章植物乙烯信号传导通路简析  13-21
    一、乙烯信号传导通路研究的意义  13
    二、乙烯信号传导途径的分子生物研究进展  13-18
      1、乙烯信号的激发  14-15
      2、乙烯信号转导通路的关键因子CTR1  15-16
      3、EIN2的重要作用  16-17
      4、乙烯信号转导通路关键的转录因子EIN3  17-18
    三、乙烯介导的植物防卫机制  18-19
    四、展望  19-21
  第二章高等植物中胼胝质的合成  21-27
    一、胼胝质的结构以及胼胝质合成酶  22-23
    二、胼胝质在植物生长发育过程中起到多种作用：胼胝质在花粉发育中所起的作用  23-24
    三、胼胝质在细胞板发生中的作用  24-25
    四、胼胝质对胞间连丝的调节作用  25
    五、胁迫反应下胼胝质的积累  25-26
    六、胼胝质的积累受HRPN_(EA)诱导情况和胼胝质的抗虫性  26
    七、前景  26-27
下篇研究内容  27-55
  第一章 ATMYB44与ATGSL5介导拟南芥抗桃蚜的作用机制  29-43
    摘要  29-30
    1 材料与方法  30-34
      1.1 植物的培养与处理  30-32
      1.2 罗丹明B荧光检测法  32
      1.3 胼胝质检测  32
      1.4 电波信号图谱技术  32-33
      1.5 桃蚜趋避活动的监测  33
      1.6 RT-PCR与基因表达检测  33-34
    2 结果与分析  34-39
      2.1 HrpN_(Ea)处理会抑制桃蚜取食  34-35
      2.2 atgsl突变体对蚜虫的趋避效应  35-36
      2.3 atgsl5削弱了HrpN_(Ea)诱导的抑制桃蚜取食的作用  36-37
      2.4 atgsl5-1和atmyb44都抑制了AtGSL5的转录和胼胝质沉积  37-38
      2.5 atmyb44比atgsl5-1更能削弱HrpN_(Ea)抑制桃蚜韧皮部取食的效应  38-39
    3 讨论  39-41
    ABSTRACT  41-43
  第二章 ATMYB44与乙烯信号在调控抗虫防卫反应过程中的功能关系  43-55
    摘要  43-44
    1 材料和方法  44-48
      1.1 材料  44
      1.2 拟南芥人工授粉方法  44-45
      1.3 杂交拟南芥种子的平板筛选  45
      1.4 获得纯合的杂交拟南芥种子  45-46
      1.5 转基因拟南芥的PCR检测  46
      1.6 拟南芥植株RNA的提取  46-47
      1.7 转基因拟南芥的RT-PCR检测  47
      1.8 生长性状的测定与乙烯通路相关基因的表达情况  47-48
    2 结果与分析  48-53
      2.1 杂交植株的产生  48
      2.2 纯合体的筛选  48-52
      2.3 抗虫效应测定  52-53
    3 讨论  53-54
    ABSTRACT  54-55
附录  55-59
参考文献  59-68
攻读学位期间发表论文  68-69
致谢  69

拟南芥转录因子MYB44与葡聚糖合酶GSL5对抗桃蚜防卫反应的调控作用

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