农业生物技术学报

作者：武文月, 孙新康, 秦臻, 马秋颖, 韩茜, 王亚敏, 刘大群, 王海燕

单位：河北农业大学 植物保护学院/河北省农作物病虫害生物防治技术创新中心,保定 071000

关键词：小麦叶锈菌,候选效应蛋白,生物信息学分析,qRT-PCR,BAX (BCL2-associated X),

基金：河北省自然科学基金(C2020204028); 国家自然科学基金(31501623)

小麦(Triticum aestivum)叶锈菌(Puccinia triticina)可分泌各种特殊效应蛋白,后者侵入宿主细胞发挥毒性作用,最终使植物的防御反应遭到破坏。解析小麦叶锈菌的致病机理对于开发病害防控技术与策略具有重要的指导意义。本课题组在前期工作中,利用甲基磺酸乙酯(ethyl methanesulfonate, EMS)诱变小麦叶锈菌生理小种PHNT,成功获得抗叶锈基因Lr19的毒性突变菌株,并完成了突变菌株和野生型菌株的转录组测序。本研究基于测序结果,利用Signal P、TMHMM、Big-PI Predictor、Target P及Effector P等在线预测软件,从小麦叶锈菌10 870个蛋白序列中筛选出301个候选效应蛋白;信号肽长度主要为19~23 aa,其中出现频率最高的氨基酸为亮氨酸和丙氨酸;亚细胞定位预测结果显示,候选效应蛋白主要定位在植物细胞外;MEME预测分析获得3个新的基序(motif)。为明确效应基因在叶锈菌侵染小麦不同时间进程的表达模式,从301个候选效应蛋白中随机选择7个富含半胱氨酸、甘氨酸或丝氨酸的候选效应蛋白,利用qRT-PCR技术进行基因表达分析,结果显示,7个基因在叶锈菌侵染前期上调表达,可能在叶锈菌侵染小麦的过程中发挥作用。为了验证候选效应蛋白的毒性功能,利用Gateway定向克隆技术将7个基因分别连接到带有GFP标签的终载体pEarleyGate103上,利用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的烟草(Nicotiana tabacum)瞬时转化技术验证候选效应蛋白的毒性功能。结果表明,PTTG_27401可抑制BCL2-associated X (BAX)诱导的细胞坏死,具有潜在的毒性功能。本研究为进一步鉴定小麦叶锈菌PHNT效应蛋白及解析病原菌致病机制提供基础资料。

来源：2021年第8期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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