HarpinEcc蛋白对园艺植物的生物学效应及其诱导抗性的分子机制解析

论文摘要

hrp基因在植物革兰氏阴性病原菌中普遍存在，其编码的harpin蛋白是病原菌引起植物过敏反应的主要因子。Wei等首次从Erwinia amylovora Ea321菌株中分离出编码蛋白激发子的hrpN基因并在大肠杆菌中成功表达了harpinEa蛋白，能激发非寄主植物的过敏反应。大量研究证明，harpinEa具有促进植物生长发育、诱导广谱抗病性及抗虫性等多种有益的生物学效应，并对其机理进行了深入研究。尽管不同来源的hrp基因编码的harpin蛋白均有相似的生物学活性，但其生物学活性也存在明显差别。因此，克隆植物病原菌不同生理小种的hrp基因，研究其结构及功能，对于研究植物-病原菌相互作用和开发新型生物农药，具有重要的理论及实践意义。 Erwinia carotovora subsp．Carotovora（Ecc）和Erwinia chrysanthemi（Ech）是世界范围内的重要植物病原菌，由此引起的软腐病是我国蔬菜、花卉等园艺植物的主要细菌病害之一。目前已从这两种菌中发现hrp基因簇，证明了hrpNEcc和hrpNEch基因的编码产物harpinEcc和harpinEch蛋白是引起过敏反应的关键因子。但关于harpinEcc蛋白的理化特性的研究还未见报道，除了引起烟草和拟南芥的过敏反应以及能诱导拟南芥产生对Erwinia carotovora subsp．Carotovora的抗性之外，还没有在其它植物如是粮食、园艺作物上的生物学效应的报告，其诱导抗性的分子机制也不清楚。本研究的目的是从国内患软腐病的作物中分离Erwinia chrysanthemi和Erwinia carotovora subsp．Carotovora菌，克隆并表达hrpN基因，研究其分子特性、遗传多样性及其对生物学效应的影响，并对harpinEcc蛋白的理化特性、在园艺植物上的生物学效应、过敏反应的程度与对园艺作物的生物学效应的关系以及harpinEcc蛋白诱导植物抗性的分子机制等问题进行研究，旨在进一步丰富植物-病

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一篇 文献综述
• 第1章 植物系统性获得抗性及其信号传导途径
• 1 系统性获得抗性的标志
• 1.1 对病原体的广谱抗性
• 1.2 病程相关蛋白
• 2 SAR信号传导途径的重要信号分子
• 2.1 水杨酸
• 2.2 一氧化氮
• 2.3 活性氧
• 3 SAR的信号传导途径
• 4 SAR的人工诱导剂
• 4.1 人工合成物
• 4.2 蛋白质类激活子
• 4.3 特定组成的壳寡糖
• 5 总结与展望
• 第2章 Harpin蛋白的研究进展
• 1 编码harpin蛋白的hrp基因
• 2 Harpins诱导的抗病反应
• 3 HarpinEa蛋白的受体
• 4 Harpin蛋白在植物抗病信号传导研究的作用
• 5 编码harpin蛋白的hrp基因在分子育种中的作用
• 6 存在的问题及展望
• 第二篇 试验研究报告
• 第3章 引言
• 第4章 Erwinia.chrysanthemi分离株CSCL006 hrpN基因的克隆与高效表达
• 1 材料和方法
• 1.1 菌株、质粒和培养基
• 1.2 胞外酶活性检测
• 1.3 致病性测定
• CSCL006基因的克隆'>1.4 hrpN_CSCL006基因的克隆
• 2 结果
• 2.1 胞外酶及致病性检测
• 2.2 CSCL006菌诱导烟叶过敏反应（HR）
• CSCL006基因的克隆'>2.3 hrpN_CSCL006基因的克隆
• CSCL006基因核苷酸序列分析'>2.4 hrpN_CSCL006基因核苷酸序列分析
• 2.5 Northern blot分析
• CSCL006蛋白的高效表达'>2.6 Harpin_CSCL006蛋白的高效表达
• CSCL006在非寄主植物诱导过敏反应'>2.7 Harpin_CSCL006在非寄主植物诱导过敏反应
• 3 讨论与小结
• 第5章 E.carotovora subsp.Carotovora harpin 蛋白的遗传多样性及对四季海棠生长发育的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 供试菌株的特性
• 1.2 CSDS001和CSDS008的hrpN基因的克隆、表达和蛋白的纯化
• 1.3 CSDS001和CSDS008的hrpN基因的系统发育分析及同源性比较
• 1.4 harpinEcc蛋白的分子特性分析
• 1.5 harpinEcc蛋白对四季海棠生长发育的调节
• 2 结果
• 2.1 供试菌株的特性
• 2.2 CSDS001和CSDS008的hrpN基因的克隆、表达和蛋白的纯化
• 2.3 hrpN基因的系统发育分析及同源性比较
• 2.4 harpinEcc蛋白的分子特性分析
• 2.5 harpinEcc蛋白引起的过敏反应及四季海棠对生长发育的调节
• 3 讨论与小结
• 第6章 HarpinEcc蛋白的特性及其生物学活性与生物学效应
• 1 材料和方法
• 1.1 Harpin蛋白的纯化
• 1.2 HarpinEcc蛋白的生物学活性
• 1.3 HarpinEcc蛋白诱导烟草抗花叶病毒的试验
• 1.4 Harpin蛋白诱导园艺植物的抗性和调节生长发育的生物学效应
• 2 结果
• 2.1 HarpinEcc蛋白的纯化
• 2.2 Harpin蛋白的生物学活性
• 2.3 HarpinEcc蛋白诱导了烟草抗花叶病毒的抗性
• 2.4 Harpin蛋白诱导园艺植物的抗性和调节生长发育的生物学效应
• 3 讨论与小结
• 第7章 HarpinEcc蛋白诱导植物抗性的分子机制解析
• 1 材料与方法
• 1.1 拟南芥及其培养条件
• 1.2 HarpinEcc蛋白处理拟南芥
• 1.3 样本采集及处理
• 2 结果
• 2.1 HarpinEcc蛋白诱导的拟南芥差异表达基因的ID和功能注释
• 2.2 HarpinEcc蛋白诱导的拟南芥差异表达基因总数
• 2.3 HarpinEcc蛋白诱导的差异表达的植物激素相关基因总数
• 2.4 HarpinEcc蛋白诱导的抗病相关基因总数
• 2.5 HarpinEcc蛋白喷施后3h差异表达基因分类
• 2.6 HarpinEcc蛋白诱导的差异表达基因涉及的pathways
• 3 讨论
• 3.1 HarpinEcc蛋白诱导了拟南芥复杂的信号传导通路
• 3.2 HarpinEcc蛋白诱导了拟南芥的植物激素相关基因的表达
• 3.3 HarpinEcc蛋白激活了植物的抗病防卫反应
• 3.4 HarpinEcc蛋白诱导的抗虫性
• 3.5 HarpinEcc蛋白与拟南芥互作时的信号识别
• 3.6 HarpinEcc蛋白诱导抗性的信号传导通路分析
• 4 小结
• 第8章 结论与创新点
• 参考文献
• 缩略语
• 附录
• 致谢
• 附件1