期刊名称:应用微生物研究杂志
文章类型:研究
收到日期:2019年3月20日,
接受日期:2019年3月25日
发表日期:2019年4月01
引文:从番茄(Solanum Lycopersicum)中分离的exterararia tenuissima诱导疾病抗性(Solanum Lycopersicum)的微病理学引发蛋白(Solanum Lycopersicum)中分离出番茄黄叶卷曲病毒(Tylcv)
版权:Sokea T,等。这是一篇在知识共享署名许可条款下发布的开放获取的文章,允许在任何媒体上不受限制的使用、发布和复制,前提是注明原作者和来源。
抽象的
在以往的研究中,Hrip1是a的一个新的优秀候选蛋白。tenuissma,病症对病原体和转基因植物的植物免疫诱导植物免疫力是对耐旱性的反应。为了进一步阐明微病原体蛋白引发器的基本分子功能在肉汤培养基中表达。重组蛋白处理诱导番茄植物细胞死亡,激活植物防御响应机制,这是植物保护的重要作用,以减轻番茄植物中的毒性侵染。在研究的情况下,使用重组蛋白质引发剂HRIP1更受利于对病原体发生的反应,HRIP1是肉汤培养基中蛋白质的表达,并由含HIS标签树脂过滤的培养物中纯化。通过SDS-PAGE凝胶和分子量20kDA证实的蛋白质级分。HRIP1在番茄叶中渗透到番茄叶中诱导绝对过敏反应(HR)的活性,这是对植物病原体防御的反应,包括反应性氧物种(ROS)的积累和防御相关基因的表达。HRIP1 Elicitor的治疗诱导现场治疗组织中的酶的渐进性和显着增加。进行了泰利基因表达的定性分析,进行了实时定性聚合酶链反应(RT-QPCR),其显示出在用HRIP1处理和缓冲液作为对照后的突发菌菌株的接种后的泰国浓度降低。在HRIP1处理的番茄植物中,将疾病的严重程度降低至60.07%与细菌发育抑制抑制在TylcV感染持续到番茄植物中的持续时间。
关键字
Hrip1,链格孢属tenuissima,Elicitor蛋白,番茄,TylCV,RT-QPCR,与防御相关基因,ROS,抗性反应。
抽象的
在以往的研究中,Hrip1是a的一个新的优秀候选蛋白。Tenuissma.,病症对病原体和转基因植物的植物免疫具有抗旱性的抗旱性。为了进一步阐明微病原体蛋白引发器的基本分子功能在肉汤培养基中表达。重组蛋白处理诱导番茄植物细胞死亡,激活植物防御响应机制,这是植物保护的重要作用,以减轻番茄植物中的毒性侵染。在研究的情况下,使用重组蛋白质引发剂HRIP1更受利于对病原体发生的反应,HRIP1是肉汤培养基中蛋白质的表达,并由含HIS标签树脂过滤的培养物中纯化。通过SDS-PAGE凝胶和分子量20kDA证实的蛋白质级分。HRIP1在番茄叶中渗透到番茄叶中诱导绝对过敏反应(HR)的活性,这是对植物病原体防御的反应,包括反应性氧物种(ROS)的积累和防御相关基因的表达。HRIP1 Elicitor的治疗诱导现场治疗组织中的酶的渐进性和显着增加。进行了泰利基因表达的定性分析,进行了实时定性聚合酶链反应(RT-QPCR),其显示出在用HRIP1处理和缓冲液作为对照后的突发菌菌株的接种后的泰国浓度降低。在HRIP1处理的番茄植物中,将疾病的严重程度降低至60.07%与细菌发育抑制抑制在TylcV感染持续到番茄植物中的持续时间。
关键字
Hrip1,链格孢属tenuissima,Elicitor蛋白,番茄,TylCV,RT-QPCR,与防御相关基因,ROS,抗性反应。
介绍
番茄(Solanum lycopersicum)是地球上栽培的众多重要植物之一。它是用于许多配方和食品质量标准中最好的一种。目前,由于双病毒科的感染,番茄植株的生长、繁殖、产量和生存都受到严重的侵害。一种抑制土壤中番茄栽培的双病毒种,由番茄黄卷叶病毒(TYLCV)引起,并通过番茄黄卷叶病毒载体传播到植株上烟白蝇影响番茄产量[1,2]。TYLCV病是全球危害番茄植株的主要植物病毒。它在包括美洲南部、中部和北部、南亚、地中海盆地和非洲在内的许多国家普遍传播。
番茄植株感染后10 ~ 15天,植株已完全感染病毒病。受感染的植株发育不良或矮小,因为只有在TYLCV感染后产生的新生长叶在一个量级上耗尽。小西红柿的叶子向上和向内滚动,叶子通常弯曲向下,绷紧,密度比正常的皮革表面,并皱褶。番茄的幼叶微黄。迄今为止,抗病种子、施肥、灌溉、作物轮作、卫生和化学应用等栽培和虫害综合管理技术是唯一可以减少植物病害发展严重程度的做法。天然乳清蛋白和转化组分α-乳清蛋白、β-乳球蛋白和乳铁蛋白抑制TYLCV对番茄[4]侵染的抗病毒作用。因此,研究防治作物病害的新方法是十分重要的。近年来的生物防治研究表明,微病原分离蛋白能诱导植物免疫系统对植物病原和昆虫的抗性作出反应。因此,病原菌诱导物诱导植物抗性反应已成为一种重要的植物病害管理新策略。
允许环境条件下的植物栽培是围绕在各种非生物和生物胁迫条件下,这是对损害植物生长、繁殖和损失农业生产产量的一种反应。为了逃避它的压力,植物进化出了各种策略性的强化来保护自己免受生存的威胁。许多植物相关微生物是病原体,通过各种类型的植物先天免疫系统对感染作出反应。它识别和响应许多类微生物共同的分子,与非病原体和其他微病原体毒力因子,直接或通过它们对宿主靶标[7]的影响。它们也被称为微生物/病原体相关分子模式(MAMPs/PAMPs),因为它们并不局限于致病微生物。这一级识别被称为pamp触发免疫(PTI)[8]。在病原体的协同工作中,宿主微生物相互作用获得了向植物细胞传递效应蛋白的能力,以抑制pamp触发的免疫,允许疾病发展和病原体。为了应答病原菌效应蛋白的转移,植物获得了对蛋白质(R蛋白)的检测,以间接或直接显示病原菌效应蛋白[9]的存在。通常,PTI和ETI对疾病抗性产生类似的反应,尽管ETI在质量上更强、更快,经常涉及一种称为超敏反应(HR)[10]的局部细胞死亡形式。植物通常通过在植物病害侵染处诱导致病相关(pathogenic -related, PR)基因和定位细胞死亡(localizecellular death, LCD)来对抗植物微病原体和不适合宿主的细菌、真菌和病毒的攻击,这是一种被大家所熟知的开发方法(简称HR)。 Reactive oxygen species (ROS) are produced in various subcellular compartments shortly after pathogen recognition and proposed to signal subsequent to the orchestration of the HR [11]. In addition, the involvement of phytohormones, transcription factors, kinase cascades, and ROS can lead to a cross-tolerance and improvement of a plant’s resistance against pathogenic infection [12].
许多科学家在关注农业生产的基础上,对真菌、细菌、植物保护蛋白诱导子等微病原体进行了研究。并通过病毒诱导植物的防御反应来攻击植物微病原体本身,促进植物生长,增强对病虫害的攻击。例如,来自黄萎病菌(Verticillium dahliae)的PevD1和VdCP1蛋白激发子可诱导植物的防御反应,提高植物对病原菌的抗性。PevD1是黄萎病菌(Verticillium dahliae)的一种蛋白,可激活对TMV的超敏反应(hypersensitive response, HR)和系统获得性抗性(systemic acquired resistance, SAR),灰葡萄孢,丁香假单胞菌pv。烟和诉dahliae烟草和棉花[13-16]。除此之外,从稻瘟病菌Magnaporthe oryzae中鉴定出的一种新的MoHrip1和MoHrip2蛋白激发子(MoHrip1和MoHrip2 protein elicitor)在烟草和水稻植株中进行了防御反应,通过蛋白质处理抑制稻瘟病m.o ryzae对病原感染的防御反应,减少化学农药的应用,从而抑制水稻的防御反应有利于人类健康和环境[17,18]。MoHrip1还可以通过直接或间接调节SA和GA的含量来促进植物生长。
在植物保护的研究中,我们从微生物蛋白诱导子a中提取了重组Hrip1蛋白。Tenuissima.坏死营养性真菌诱导宿主植物的现场和系统防御反应,赋予植物对微病原的抗病性。此外,我们发现hrip1介导的植物防御相关基因和ROS发挥了重要作用。本研究为Hrip1诱导番茄植株抗病性的分子机制提供了基础。
材料和方法
植物栽培条件
番茄(Solanum lycopersicum)种子,在24-26℃的低温条件下,在植物生长箱中培养出gailiang茂芬802f1(嘉信种子有限公司)。用无菌蒸馏水冲洗种子,将番茄种子直接种在用蒸馏水浸湿的滤纸上的培养皿中。将番茄种子的萌发转移到直径12cm的花盆中,花盆中装满了堆肥土壤混合物(无病毒),然后转移到无昆虫的植物生长室内。每盆移栽1株番茄苗,在白光荧光灯下,50-100 μ em - 2sec1,光周期16h,暗8h[20]。3 ~ 4周龄后的番茄幼苗生长良好,可用于诱导HR活性和生物测定。
表达与蛋白纯化
Hrip1基因克隆培养于含2.0%葡萄糖、1.0%酵母抽提物和2.0%蛋白胨(YPD)的50ml液体培养基中,30℃,200rpm摇匀过夜,将YPD培养物的10%转入100mM KH的1000ml BMGY液体培养基中2宝4,100毫米K.2HPO4, pH 6.0, 10ml甘油和13.4g酵母氮碱连夜培养至吸光度(OD600)是0.6。在室温下,用4000rpm的离心机收集细胞微球5分钟,然后在100ml的BMMY液体培养基中重新悬浮2宝4,100毫米K.2HPO4, pH 6.0,酵母氮基1.34g, 30°C,平台摇床200rpm培养,连续培养72h,进一步接种无菌100%甲醇(CH3.OH)每24 [16]终浓度为0.5%[16]。用注射器过滤器通过0.22μm膜和25mm直径的蛋白质上清液滤液,以除去杂质(Millipore,Corp.,Billerica,Ma,USA)和使用含有他标签树脂的柱色谱(Transgen Biotech,北京),用洗脱缓冲液加载缓冲液B(50mm Tris-HCl,200mM NaCl,500mM咪唑,pH8.0),以除去可能的残留杂质或未结合蛋白质和结合缓冲液A(50mm Tris-HCl,200mM NaCl,20mM咪唑,pH8.0)余额柱子稳定。使用脱盐管离心蛋白质级分,Millipore柱(10000MWCO)用50mM Tris-HCl缓冲液(pH 8.0)洗涤3次。采用SDS-PAGE法和Easy II protein Quantitative Kit (BCA)法检测可溶性蛋白浓度,并于-80℃冰箱保存备用。
sds - page分析
用12%的十二烷基硫酸钠凝胶电泳(SDS-PAGE)和微量移液管对蛋白质组分进行检测。样品装填后接入凝胶电泳电源(DC),用考马斯蓝R-250染色缓冲液(GenStar,北京)染色。采用SDS-PAGE标准蛋白梯形图进行纯度鉴定,并对样品进行蛋白质分子量范围测定。
感应人力资源
番茄(Solanum lycopersicum)在控制条件下,用1mL不带针头的结核菌素注射器,以50μl Hrip1蛋白溶液(50μM)为处理液,50μl缓冲液为对照,将每株植物的3片下部叶片完全渗入背面。HR的诱导在番茄叶片上进行,覆盖10-20mm2(每三个重复取一个样品)。浸润后48h,局部HR症状轻微。处理后的番茄叶片分别在6h、18h、24h、48h、72h和96h分离蛋白和对照进行总RNA提取,样品在液氮中冷藏,-80oC保存备用。
RNA提取和基因表达分析
使用EasyPure Plant RNA Kit、TransScript One- Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMix和TransScript Top Green qPCR SuperMix (TransGen Biotech,北京,中国)对处理和对照番茄样品进行总RNA提取,根据制造商的指南进行了实验。相对实时荧光定量PCR分析用于检测转录本水平SlPR1、SlPR10、SlPR-Leaf 4、SlNP24、SlPRS TH-2、SlEndo几丁质酶EP3、SlPeroxidase、SlPeroxidase 12、SlACC1、Hrip1处理后与缓冲液作对照。以50μM的Hrip1和缓冲液为对照,对番茄(solanumlycopersicum)叶片进行渗透处理。在注射后6h、18h、24h、48h、72h和96h采集未经处理的高等植物体叶样品。按上述方法进行反转录反应,以反转录产物为模板,用适当的程序进行PCR,PCR条件为cDNA合成,42℃孵育15min,85℃孵育5s激活酶。本实验中使用的引物如表1所示。含有cDNA的20μl qPCR反应体积产生约500ng总RNA。PCR按照以下程序进行处理,例如一个94℃循环30秒,然后40个94℃循环5秒,58℃循环15秒,72℃循环10秒。对每个反应进行三次技术复制,并将SlActin作为组成性表达基因的参考基因。阈值循环值用于进一步分析。基因转录水平的相对变化用2——ΔΔCt方法。目的基因的相对表达量表现为表达量的倍数变化。
表格1:用于番茄基因表达实时定量PCR (RT-qPCR)的引物序列。
基因 | 前底漆(5-> 3) | 反向引物(5 - > 3) |
---|---|---|
SLPR1. | ATCATTTGTTTCCTTACCTTTG | ACTCCAACTTGTCTACGA |
SlPR10 | TTACAAGACAACAACTGAGTAT | agcgtagacagaaggatt. |
SLPR-叶4 | GACTATCTTGCGGTTCAC | GCTCTTGAGTTGGCATAG |
SlNP24 | ttgttctcttcttccttcttt. | GGTGTATGGACAGTTGTT |
SLPRSTH-2 | TGTGTTGAAGGATGAAGAA. | Taagcgtagacagaagga. |
SlEndo几丁质酶EP3 | TGTTGGTTCTACTGATGAT | GGTAATCTGTGTTGTTCTC |
SlPeroxidase | ACTTCTCGTGCTAATAACAAT | 卡格塔格特加格特克特克 |
脱氧基酶12. | GGCTTACTTCGTCTTCATT | Gacacaacttgaccast. |
SlACC1 | GTAATGGACACAGTAGAGA | GAGATATTAGAAGTAGGAAGATG |
SlActin | GGTGTGATGGTGGGTATGG | GCTGACAATTCCGTGCTC. |
ROS积累的检测
番茄过氧化氢产量(Solanum lycopersicum)叶片用重组蛋白Hrip1溶液(50μM)处理,缓冲液作为对照。在番茄叶片完全展开的3-4叶期,蛋白质处理后24h收获的组织和对照注射。离体叶片切片用DAB溶液真空浸泡2-3min数次,室温孵育8-12h,避光取样。然后将叶子放入沸腾的乙醇(95%)溶液中20分钟以消除叶绿素(绿色)。在24h时,用DAB摄取法检测叶片组织中深褐色的ROS沉积。在用缓冲液浸渍和用数码相机拍摄的叶片中未检测到ROS。
hrip1诱导番茄植株抗病性
番茄(Solanum lycopersicum用50μM重组Hrip1蛋白溶液喷施3 ~ 4周龄或植物生长室条件下3叶状态的植株叶片,以缓冲液为对照。施药3天后,将Hrip1和缓冲液接种含TYLCV的根癌农杆菌感染克隆,由中国农业科学院植物保护研究所生物农药工程实验室提供。农杆菌菌株在LB固体琼脂平板上新鲜条纹,添加适当的抗生素50μg/ml卡那霉素和100μg/ml利福平在100ml LB固体琼脂培养基中,28℃培养48h后接种番茄植株。从LB固体琼脂平板上筛选出一株根癌农杆菌单克隆株,在含25μg/ml卡那霉素和50μg/ml利福平的50μg/ml LB肉汤培养基中28℃培养24h。取菌球,室温下4000rpm离心5min,用10mM MgCl2、10mM MES (pH5.6)、200μM乙酰丁香酮重悬,最终OD600为1.5,室温暗孵育3-4h。将番茄植株的茎(韧皮部)从土壤表面接种到约10cm高的接种区,用1ml注射器用针接种传染性TYLCV无性系。以番茄为试材,在0、5、10、15、20、25和30 d时,采用0 ~ 5的任意尺度测定番茄对TYLCV诱导的抗性水平。评分情况如下:0为无变黄(正常植物),1为1%-9%变黄的叶片轻度变黄,2为10%-24%变黄变小的叶片,3为25%-49%呈扇形变黄,并卷起。5 .系统叶脉间褪绿,发育不良或矮化,起皱。 Mean severity of disease index as percent (%) was calculated from each treatment by summing the score of 45 tomato plants. Three replicates of 15 plant plants for each treatment, and expressing the value as a percentage. The tomato plans as treatment and control were an observed diary of the TYLCV symptom development.
番茄TYLCV浓度分析
使用EasyPure植物基因组DNA套件(Transgen Biotech,北京,中国)的总DNA提取进行了实验,根据制造商的指导方针进行了实验。在接种接种TVLCV传染克隆的0,5,10,15,20,25和30天内收集番茄叶样品(100mg)的上叶片进行DNA提取。番茄分别用杵和砂浆留在液氮中的组织,作为良好的粉末。在该实验中用于PCR的底漆序列是前后引物5'-AtgtcgaAGCGAccagcGatataat-3'和替代底漆5'-TtaattgatattgaAtcatagaaAT-3'用于TylCV基因。在以下程序上加工PCR,例如94oC的一个循环10min,然后将30℃的30℃,50℃,45℃和72oc循环1min。PCR反应在染色金视图核苷酸中对1%琼脂糖凝胶进行电泳进行电泳,以检查TylCV存在。紫外线光激发曝光的病毒性TVLCV DNA带是明显的乐队可视化。另一方面,在HRIP1处理与缓冲液中,进行了实时定性聚合酶链反应(RT-QPCR)的实时定性聚合酶链反应(RT-QPCR),在泰国浓度与对照进行比较。
蛋白质的测定
蛋白组分的浓度通过Promega酶标仪(Glomax多重检测系统)检测,在所有纯化步骤中使用Easy II蛋白定量试剂盒(BCA) (TransGen Biotech,北京,中国),参照制造商的操作方法说明书进行测定。以0 ~ 500μg/ml牛血清白蛋白(BSA)标准品为标准蛋白,在检测样品中运行,根据BSA标准曲线计算蛋白浓度。
数据分析
本研究提供的所有数据来自至少三个独立的重复。使用Microsoft Excel 2010提交的单因素方差分析(ANOVA),通过方差分析确定处理和对照之间的显著差异。在5%水平上评估显著差异。
结果
重组蛋白的纯化并诱导HR
在4天在4℃在3天在3天中重新悬浮在3天后,从肉汤培养基中收集蛋白质上清液。用0.22μm膜和25mm直径用注射器过滤器过滤上清液,以除去杂质(Millipore,Corp.,Billerica,Ma,USA)和纯化,含有其标签树脂(Trans Gen Biotech,Beijing)的柱色谱法,用洗脱缓冲液B加载缓冲液,以去除可能的残留杂质或未结合蛋白质,并结合缓冲液A,用于平衡柱。使用脱盐管离心蛋白质级分,Millipore柱(10000MWCO).重组Hrip1蛋白在SDS-PAGE凝胶上显示为单条带蛋白(图1A),分子量约为20kDa,与BCA蛋白检测试剂盒(TransGen Biotech,北京,中国)计算的蛋白浓度一致。重组Hrip1基因部分通过农业渗透进入番茄(Solanum lycopersicum)通过气孔叶片细胞。在农渗后72h,在农渗部位有明确的HR坏死区域。相应的缓冲液也在渗透叶片部位轻微诱导了HR(图1B)。
图1:通过重组HRIP1蛋白的SDS-PAGE测定证实。通过含有其标签树脂和洗脱缓冲液B的柱色谱法纯化蛋白质的表达(50mm Tris HCl,200mM NaCl,500mM咪唑,pH = 8.0)。纯化的蛋白质在SDS-PAGE上表现出单个带,用Coomassie辉煌的蓝色R-250染色。面板(A1)分子量标记10-180KDA;(A2)蛋白质分子量20KDA。面板(b)植物叶中HRIP1诱导的人力资源。在72小时内观察到番茄叶中的HR,用HRIP1和缓冲液进行72小时。用50μl的HRIP1蛋白质溶液(50μm)处理红色圆圈,并清楚地表现为区域,黑色圆圈(50mm Tris-HCl,pH = 8.0),作为对照也稍微诱导HR并立即用数码相机拍摄。
活性氧的积累
反应性氧物种(ROS)作为植物适应的重要组成部分,与生物和非生物压力一样。在这种情况下,ROS可能会发挥两种非常各种作用,恶化损伤或发出植物防御反应的激活以攻击微病原体和环境条件[21]。在其他情况下,植物似乎有目的地从ROS作为信号分子接受不同的游行,以检查包括病原体防御,编程的细胞死亡(PCD)和气孔行为[22]。为了检查重组HRIP1功能活化的HR生化反应,分析了番茄叶中ROS的积累。番茄叶在完全膨胀叶片的3-4叶阶段注射,治疗和对照后24小时组织收获。用3,3'-二氨基苯甲酸溶液(DAB)的溶液渗透脱叶部分。在重组HRIP1处理的位点容易且清楚地观察到显着的棕色Dabstained沉淀物(图2)。
图2:Hrip1和缓冲液对番茄叶片ROS的诱导面板(一)H2O2番茄中的积累(Solanum lycopersicum)叶片在完全展开叶3 ~ 4叶期用重组蛋白Hrip1溶液(50μM)处理,24h组织收获和缓冲液作为对照;(B)与缓冲处理对照相比,过滤后的区域染成棕色,并立即用数码相机拍照。
Hrip1诱导防御相关基因表达
为了进一步鉴定被检测与通过重组HRIP1处理诱导的基因相关的分子机制,并评估基因表达模式的变化,我们分析了相关基因的表达模式,植物被注射3-4叶阶段的叶片。通过重组HRIP1处理和缓冲液诱导的这些基因的相对表达作为番茄中的对照,在注射后在6,16,24,48,72和96小时内显示出(图3)。这些基因的表达迅速诱导在蛋白质引发剂处理的植物中。在注射后48h的48h时,SLPR1基因的相对表达水平显着上调,并且基因的最大水平增加3.6倍,然后水平降低,但与缓冲液相比,水平也降低(图3a)。在注射后96h显着上调SLPR10基因,并且基因的最大水平增加7.53倍,然后水平降低但与对照相比也上调(图3B)。在注射后的6小时内,SLPR-叶4基因的表达在6小时内连续增加3.77至5.36倍(图3c)。虽然重组HRIP1处理引发了SLNP24基因的表达在6至16H(图3D)下以1.1至2.8倍上调。在注射后的96小时内,SLPRS TH-2基因在96小时内连续增加1.67至7.34倍(图3E)。在治疗后72小时的裂解花蛋白酶EP3基因的增强表达,在HRIP1处理后,该基因的表达水平在72h达到4.91倍(图3F)。 The Hrip1-induced SlPeroxidase and SlPeroxidase 12 gene expression level reached its highest point at 16-96h post-inoculation, expression levels of these genes reached 4.11-fold of SlPeroxidase gene (Figure 3G) and 6.15-fold ofSlPeroxidase12基因(图3H)注射后6h, SlACC1基因显著上调,基因表达量增加了3.70倍(图3I)。
图3:重组Hrip1处理及缓冲液对照番茄植株中防御相关基因的表达分析采用RT-qPCR技术检测番茄系统叶片中番茄基因的相对表达量SLPR1,SLPR10,SLPR-叶4,SLNP24,SLPRS TH-2,SLENDO CHININA酶EP3,SLINEXID酶,脱氧基酶12和SLACC1GENES.对样本进行归一化处理,将SlActin基因作为推断基因,表达水平表示为与对照相比的折叠变化。
番茄感染TYLCV的检测
以重组Hrip1处理后的番茄植株为对照,在3 ~ 4叶期接种TYLCV。用含TYLCV感染性克隆的根癌农杆菌接种番茄植株。在感染TYLCV病的15 ~ 30天用重组Hrip1处理番茄植株,而在感染TYLCV病的10 ~ 30天用缓冲液作为对照。在0TH.,5TH., 10TH.,15TH., 20TH.,25TH.和30TH.TVLCV感染总体DNA提取后。将番茄叶片分别在液氮中用杵和砂浆作为良好的粉末研磨。在染色金视图核苷酸中对1%琼脂糖凝胶进行PCR反应在1%琼脂糖凝胶中进行电泳(图4)。
图4:感染TYLCV克隆后番茄植株TYLCV DNA的检测。采用TYLCV-5DT正引物和TYLCV-3DT逆引物对聚合酶链反应扩增产物进行琼脂糖凝胶电泳。番茄接种0、5、10、15、20、25和30 d后,对TYLCV DNA进行检测。(A)在0 ~ 10天未感染TYLCV的番茄植株上渗透重组Hrip1处理;(B)以10-30天行道的番茄感染TYLCV为对照缓冲液。(M) Trans2K®Plus DNA标记。
hrip1诱导的番茄抗病性
Hrip1对番茄植株进行抗性诱导,处理后0 d无信号叶的对照植株出现初步病征。这些植物的平均dpi为0%。在对照植株中,病害进展随时间的延长而增加,在5 dpi时,大部分植株叶片发生轻微黄变。这些植物的平均dpi达到87.60%。Hrip1蛋白处理后,TYLCV的dpi下降(图5)。Hrip1处理和TYLCV接种之间的时间显著影响了诱导抗性的效果。虽然所有间隔时间都显著降低了dpi,但重组hrip1接种前3天对疾病抑制最大。Hrip1处理诱导的抗性已明显达到5 dpi,并持续整个试验期至30 dpi。hrip1处理番茄的病害指数在15 dpi时下降76.07%,在30 dpi时保持相同水平。hrip1处理的番茄30 DPI为51.07%,对照的DPI为87.60%。由于每隔5天记录最低的疾病等级,因此考虑这一间隔时间以确定TYLCV浓度水平。 Table 3.
表3:Hrip1处理番茄叶片TYLCV病的严重程度及防治。数据代表3个重复,每个重复45株,数值代表平均值±标准差。番茄幼苗接种TYLCV侵染性克隆。在接种后0~30d,用0~5分量表对番茄幼苗的病虫害评分进行评定。
TylcV接种后的时间(天) | TylCV评分的疾病严重程度指数(%) | |
---|---|---|
Hrip1 | 控制 | |
0 | 0.00±0.0 | 0.00±0.0 |
5 | 7.07 ± 0.80 | 9.13±0.83 |
10 | 9.07±1.10 | 26.60±2.06 |
15 | 23.93±2.99 | 44.07±3.17 |
20. | 32.13±3.00 | 63.53±4.12 |
25 | 39.93±2.19 | 74.60±4.87. |
30. | 51.07±2.09 | 87.60±3.76 |
图5:Hrip1治疗效果表现在TYLCV感染引起的疾病严重程度症状上。以Hrip1和缓冲液为对照,用TYLCV感染性克隆接种番茄。对接种后0、5、10、15、20、25、30 d的茎进行0-5评分。将45株(3个重复,每个处理15株)的得分相加,以百分数表示,计算每个处理的疾病严重程度指数(%)的平均值。实验重复两次,结果非常相似,因此给出了一个有代表性的实验结果。数据为三个重复的平均值,条形表示平均值的标准差。
Hrip1-减少泰国培养的番茄浓度水平
我们测试了重组Hrip1诱导细胞死亡的能力,以减轻番茄植株中的TYLCV。重组Hrip1蛋白处理显著降低了TYLCV感染番茄植株后0~30天的浓度。检测重组Hrip1蛋白对番茄TYLCV的缓解作用(Solanum lycopersicum)叶片接种农杆菌含TYLCV感染性克隆。用重组Hrip1进行注射后10 d植株叶片TVLCY症状不明显,但以缓冲液为对照,10 d后番茄叶片TYLCV症状略有明显。重组Hrip1处理植株的TYLCV浓度均较对照植株轻微发育TYLCV症状,且TYLCV浓度较低(图6)。
图6:HRIP1治疗对的影响根癌土壤杆菌在番茄叶用Hrip1和缓冲液作为对照。用重组HRIP1和缓冲液处理后,三天后用番茄接种根癌土壤杆菌.数据是两个独立实验的平均值,并且条表示手段的标准偏差。
讨论
在这项研究中,我们报告一个新的大蛋白质候选Hrip1肉汤培养基诱导子的致病性,链格孢属tenuissima真菌诱导番茄叶组织过敏的反应(HR)活动显示一个乐队相对明显的分子量的蛋白sds - page 20 kda(图1)。通常,HR是植物先天免疫的一部分,诱导信号级联,触发植物防御反应的力量,导致对植物病原体[23]的系统抗性。植物识别攻击病原体,最先诱导的反应之一就是迅速产生超氧化物(O-2)或过氧化氢(H2O2)来增强植物细胞壁。这可以防止病原体扩散到植物的其他部位,基本上形成一个围绕病原体的网,以限制其运动和繁殖。植物产生ROS的胁迫因子响应受到植物胁迫因子响应的强烈影响,增加ROS产生的胁迫因子包括干旱、盐碱、低温、营养缺乏[24]。在之前,许多研究者对细菌和真菌病原体的蛋白质激发子的分离进行了研究,如PeBA1,BcGs1和PeBL1诱导植物组织中活性氧(ROS)的积累,活性氧的产生在整个植物防御系统中起着重要的作用,在蛋白诱导子处理后,活性氧经常出现在宿主或非宿主植物中。这些诱导子提高了烟草[25,26]和番茄植株[20]的抗病性。重组Hrip1蛋白激发子诱导番茄细胞早期ROS信号的积累,增强番茄对植物病原菌侵染的抗性。与使用缓冲液作为对照的已知激发子相比,Hrip1处理的番茄悬浮细胞显示出类似的ROS产生模式,这表明Hrip1与这个已知的激发子具有相似的功能。 Therefore, Hrip1 is a secreted protein elicitor that can cause the accumulation of ROS which represent the significant types of early signaling molecules in plants.
来自各种微生物病原源蛋白的其他蛋白诱导子具有诱导植物免疫应答、信号转导和诱导植物抗性的能力,在环境友好型生物防治方面显示出巨大的潜力[27,28]。低聚糖(OGs)是内源性激发子,是植物细胞壁中果胶部分降解后释放的防御反应的寄主植物激发子,可独立于茉莉酸、水杨酸和乙烯介导的信号通路,提高对坏死营养型真菌病原菌灰霉病的抗性[29]。OGs诱导典型的PTI反应,如氧化爆发和活性氧在诱导子介导的防御中的作用[30,31]。Hrip1是从坏死营养型真菌a。tenuissima代表了一个强有力的工具,它表达了与烟草坏死营养真菌诱导抗病性有关的防御相关基因及其转导途径[32],诱导表达的激发子基因增强了烟草的抗逆能力,对株高、西力克长度、植株干重、根长的影响显著提高,拟南芥种子在盐和干旱条件下的萌发[33]。为了阐明下游信号传导途径,我们利用RT-qPCR技术研究了Hrip1诱导的番茄防御反应。我们发现这些防御相关基因的相对表达水平在与重组Hrip1处理的植物渗透后差异上调(图3)。
我们目前的结果表明,50μM重组HRIP1蛋白Elisitor的浓度足以诱导番茄中的叶片组织HR以显示出伟大的活动。然而,观察到由HRIP1蛋白Elicitor引起的番茄抗性诱导抗性的后续实验表明植物对植物造成植物抗性感染的抗性,表明HRIP1诱导促进植物微病原体的植物免疫系统的自信的植物防御信号分子。HRIP1还可以诱导番茄中PR基因的瞬时表达,赋予抗性相关酶活性,并增加番茄植物对TylCV病的抗性。这些结果表明,HRIP1是对植物病原体的植物免疫系统的广泛诱导剂和植物保护潜在计划。为了确定番茄中防御系统的激活可以赋予对病原体的耐药性,该实验接种了Tylcv感染性克隆,与对照植物相比,番茄Tylcvvvv感染的疾病的存在和浓度降低。
结论
我们报告HRIP1是来自A. Tenuissma的新的蛋白质候选者。重组HRIP1蛋白可以引发番茄叶中的HR,并诱导罗斯积累的信号分子的产生以及表达防御相关基因,以提高植物病原体的番茄全身性抗性。重组蛋白被证明是几种植物防御机制的有效活化剂,其促进番茄植物中的泰国菌感染抗性。关于蛋白质依赖性抗性似乎由于化合物的抗微生物效应而言,HRIP1似乎是在其他植物物种中观察到的番茄中诱导抗性的有用工具。蛋白质Elicitor是常规的生物特产药,可在良好的选择中减少化学农药适用于环保,健康的植物和人类健康。然而,HRIP1可能成为植物保护计划中的重要工具候选者。
承认
该研究得到了中国农业科学院植物保护研究所植物疾病和害虫生物学的国家重点实验室,中国北京。我们也非常感谢所有作者,以便在稿件上进行良好的评论和修改。
没有参考文献