微丝骨架在辣椒抗小麦条锈菌中的作用以及相关基因的表达研究

【摘要】：非寄主抗病性（non-host resistance, NHR）赋予了植物能免疫绝大多数病原菌侵染的性能，是植物抵御病原菌侵染的最普遍、最持久的抗病形式。细胞骨架在植物非寄主抗病性中发挥了至关重要的作用。本研究以辣椒和小麦条锈菌（Puccinia striiformis f. sp.tritici, Pst）组成的非寄主互作体系为研究对象，通过组织化学方法检测了非寄主互作中抗病性反应；通过微丝解聚药物Latrunculin B（LB）处理后检测微丝骨架解聚对非寄主抗病性的影响；通过实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测非寄主互作中微丝骨架相关基因表达量变化。本研究结果将揭示微丝骨架在辣椒对与其协同进化关系较远的小麦条锈菌的非寄主抗病性中的作用，有助于对辣椒非寄主抗病性的全面理解。主要研究结果如下： 1.通过组织化学方法对非寄主辣椒以及非亲和寄主小麦受小麦条锈菌侵染后的抗病性反应进行了比较研究。结果表明，小麦条锈菌在非寄主和非亲和寄主植物上都具有较高的萌发率，但是从气孔下囊的形成阶段开始差异明显。其中，小麦条锈菌在非寄主辣椒上形成的气孔下囊明显减少，吸器母细胞的形成数量也随之减少，且只能形成极少量的吸器，同时侵染点伴随有较多的H_2O_2积累和过敏性坏死反应（HR）的发生；与非寄主辣椒抗小麦条锈菌相比，小麦条锈菌在非亲和寄主小麦上，气孔下囊的形成率明显偏高，吸器母细胞和吸器形成率也较非寄主辣椒的高许多，但是H_2O_2的积累和过敏性坏死的程度都低于非寄主的。本研究表明，过敏性坏死反应的发生与H_2O_2的积累仍然是非寄主辣椒抗小麦条锈菌的主要机制，同时也阐明了非寄主抗性和寄主抗性可能是相似的。 2.在注射微丝解聚药物LB的辣椒叶片上接种小麦条锈菌，检测发现侵染点和吸器形成率、H_2O_2积累和HR发生情况出现明显差异。与注射对照液相比，LB处理后的辣椒叶片上条锈菌成功侵染后气孔下囊和吸器形成率较高，但是侵染点周围叶肉细胞出现H_2O_2积累延迟和HR发生程度降低。表明细胞微丝骨架解聚与非致病菌侵染结构的形成、过氧化氢的积累和过敏性坏死反应的发生密切相关。微丝骨架在辣椒抵御非致病菌侵染过程发挥重要作用。 3. qRT-PCR分析结果表明，微丝骨架相关基因ADF、Profilin和Rho在辣椒和小麦条锈菌非寄主互作中呈现不同的表达特征。ADF除接种后24h外，其余时间点均下调表达，Profilin和Rho出现多个上调表达时间点，但在表达强度和启动表达时间有所不同。表明微丝骨架相关基因参与了辣椒对小麦条锈菌的非寄主抗病性，可能是通过调控微丝骨架的动态变化来激发过氧化氢积累和过敏性坏死反应的产生。