小麦蓝矮植原体SWP6蛋白抑制本氏烟坏死功能的研究

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小麦蓝矮病(Wheat blue dwarf disease,WBD)是发生在我国西北地区冬小麦上的植原体病害。早在上世纪50年代,该病害首次在陕西报道,之后扩展到甘肃,宁夏和山西等地。小麦蓝矮病是由小麦蓝矮植原体侵染引起的病害,由介体昆虫异沙叶蝉(Psammotettix alienus L.)传播,近些年由于麦草覆盖技术的推广,使得介体昆虫越冬基数增加,该病害逐渐扩展到黄河中下游干旱区,给小麦生产带来严重损失。本实验室采用Solexa DNA测序方法完成了小麦蓝矮植原体的基因组图谱,对预测的37个分泌蛋白进行了抑制子的筛选和致病性分析,筛选到SWP6蛋白可以抑制BAX引起的本氏烟细胞过敏性坏死反应。然而,SWP6蛋白的功能及作用机理尚未明确,本论文针对小麦蓝矮植原体SWP6蛋白开展了关键功能域鉴定,转录组测序以及亚细胞定位等一系列试验,旨在能够明确SWP6蛋白的功能,取得以下试验结果:1.对SWP6蛋白的同源性、理化性质和空间结构等进行了分析预测。明确了SWP6基因全长618 bp,编码206个氨基酸,编码蛋白分子量大小约为23.8 kDa,等电点pI为6.98,多肽原子组成为C1063H1721N269O315S11,疏水性系数为0.120,属于疏水性蛋白。其信号肽切割位点在蛋白N端第30-31个氨基酸,分泌到胞外成熟的分泌蛋白有174个氨基酸,分子量大小约为19.6 kDa。SWP6蛋白包含所有常见的20种氨基酸,其中天冬氨酸含量最高,比例为13.6%。在第10-30个氨基酸之间存在跨膜区域,二级结构预测SWP6蛋白有3个α螺旋和多个无规则卷曲结构。2.以SWP6的生物信息学分析预测为基础,构建了SWP6的5个功能域缺失突变体。分别命名为pGR107-SWP6DH1、pGR107-SWP6DH2、pGR107-SWP6DH3、pGR107-SWP6DH4、pGR107S-WP6DH5。利用农杆菌介导的外源基因在本氏烟中的瞬时表达技术,在本氏烟中分别瞬时表达5个缺失突变体,通过观察本氏烟叶片症状和对接种叶RT-PCR的检测,明确了SWP6蛋白中第84-113个氨基酸对其行使功能发挥了关键作用。以pCAMBIA1302为骨架载体构建了SWP6和eGFP融合的亚细胞定位表达载体,通过农杆菌介导外源基因在本氏烟中瞬时表达SWP6和eGFP的融合蛋白,确定了SWP6定位在本氏烟细胞膜中。3.通过对SWP6瞬时表达的本氏烟转录组测序结果的初步分析,筛选到差异表达基因有1093个,其中,上调表达基因540个,下调表达基因553个。挑选4个上调和4个下调关键基因进行了qRT-PCR验证,结果表明这些基因差异表达倍数均与测序结果相吻合,为后续SWP6功能的进一步验证提供基础。
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