植物抗病分子基础研究不仅有重大理论价值,对植物抗病育种也有潜在帮助。 用病毒诱导的基因沉默载体构建的烟草normalized cDNA文库筛选涉及植物抗病的基因,我们意外鉴定到一个与酵母内质网滞留蛋白受体ERD2高度同源的基因C27,初步证实该基因涉及N基因介导的烟草对烟草花叶病毒的抗性,也涉及烟草对水稻白叶枯病菌的非寄主抗性,这表明C27基因可能是一个新的多种不同抗病信号途径的交叉点。本研究将继续用遗传、分子生物学、生物化学和细胞成像等技术研究C27基因和涉及植物内质网-高尔基体间正向和逆向分泌途径,特别是内质网回流途径在植物抗病(毒)中的作用。本研究将发现植物抗病(毒)信号途径中的一个关键基因和细胞信号途径。
ER luminal protein receptor;hypersensitive response;ER stress;programmed cell death;molecular chaperone
植物抗病分子基础研究不仅有重大理论价值,对植物抗病育种也有潜在帮助。植物抗病过程常伴随超敏反应(Hypersensitive Response),在病原侵染点及其周围的细胞发生程序性死亡(Programmed Cell Death)。超敏反应被认为用于限制病原的增殖和病害的进一步发展,但超敏反应发生和调控的机制仍不清楚,有待深入研究。在筛选抗病基因时,我们鉴定到一个与酵母内质网滞留蛋白受体ERD2 高度同源的基因C27,后经证实为烟草NbERD2b,其在烟草中还有一个同源基因NbERD2a。我们发现烟草NbERD2a/2b具有ER 滞留蛋白受体功能,并且参与了植物免疫反应中的HR PCD过程。沉默NbERD2a/2b会使ER滞留蛋白逃离ER,导致植物对ER stress更为敏感。此外,沉默NbERD2b会引起非寄主病原菌Xanthomonas oryzae pv. oryzae 和Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000诱导的HR PCD 发生的延迟,而沉默NbERD2a或者共同沉默NbERD2a/2b会加重HR PCD,且NbERD2a和NbERD2b的沉默均不会影响细菌的生长。我们还发现分别沉默NbERD2a、NbERD2b或者共同沉默二者都会加重抗病基因介导的HR PCD。我们进一步沉默了可能作为ERD2a/2b配体的基因,包括参与内质网质量控制(ER Quality Control)的一些基因如BiP、CRT3和UGGT,实验结果表明这些蛋白对不同的病原物诱导的HR PCD起着不同的调控作用。根据以上实验结果可以推测ERD2a/2b作为ER 滞留蛋白受体,通过精确调控ERQC过程并减轻ER stress参与植物免疫反应过程中的HR PCD。