青枯劳尔氏菌蛋白PopW表达条件优化及其诱导植物抗病功能

蛋白PopW是从青枯劳尔氏菌ZJ3721中鉴定得到的一种新的Harpin蛋白,为降低成本,我们对诱导剂IPTG的浓度进行了筛选,结果表明,诱导PopW蛋白表达的最适IPTG浓度为0.01 mmol/L。对蛋白PopW在诱导烟草抗TMV防卫反应中最适宜浓度和持效性的研究结果表明,用蛋白PopW处理的烟草在接种TMV后,其叶片上的枯斑数显著少于对照,且PopW浓度为2.5 mg/L时持效性可达8 d。同时,用蛋白PopW预处理的烟草接种TMV后,其叶片中PR-1a的表达量显著高于对照。浓度为2.5 mg/L的蛋白PopW可以分别诱导番茄对叶霉病、水稻对稻曲病的抗病性,防效达80.19%和86.84%。蛋白PopW对辣椒还有一定的促生作用,田间经2.5 mg/L的PopW蛋白处理后可增产16.89%。

PopW蛋白对黄瓜霜霉病的防病促生作用

前期研究发现来源于青枯菌(Ralstonia solanacearum,ZJ3721)的Harpin蛋白PopW对多种作物有较好的诱导抗病作用。本文研究PopW蛋白在温室和田间条件下对黄瓜霜霉病的生防和促生效果。温室试验结果表明:人工接种霜霉病病原菌后15 d,250 mg/L PopW蛋白水溶液对黄瓜霜霉病的防效最好(42.85%),PopW蛋白(250 mg/L)处理的黄瓜苗与对照相比生物量增加26.92%,叶绿素含量显著提高。2010年,PopW蛋白(250 mg/L)间隔15 d喷雾1次,共使用3次。初次喷雾后8、25、35和48 d,对黄瓜霜霉病的生防效果分别为41.87%、48.36%、53.21%和50.85%;2011年,等量的PopW蛋白间隔10 d使用1次,共使用3次。初次喷雾后的第8、15、22和27 d,生防效果分别为47.07%、48.17%、50.59%和54.48%。试验结果表明,250 mg/L PopW蛋白水溶液可作为黄瓜霜霉病的潜在生防因子,且其抗病作用有一定的持效期,可保持10～15 d,甚至更长时间。分析PopW蛋白处理对黄瓜的促生作用及其对黄瓜品质的影响,结果显示:PopW蛋白处理组黄瓜单株增产达33.01%。PopW蛋白处理的黄瓜果实可溶性蛋白、可溶性糖、游离氨基酸和维生素C含量分别为18.07 mg/g、6.80 mg/g、60.20 mg/100 g、68.27μg/g,均显著高于对照(10.21 mg/g、5.30 mg/g、59.06 mg/100 g、49.55μg/g),结果表明PopW蛋白处理可显著提高黄瓜产量、改善黄瓜品质。

转popW基因烟草的构建及相关表型分析

PopW是克隆于青枯劳尔氏菌Ralstonia solanacearum ZJ3721中的一种新的编码harpin蛋白的基因,原核表达的PopW蛋白能够诱导烟草对TMV的抗性、促进烟草生长、提高烟草品质。将popW基因连接到植物表达载体pBI121上,构建成重组转基因载体pB-popW,通过冻融法转化根癌土壤杆菌EHA105,获得阳性转化子。再采用叶盘法转化三生烟Nicotiana tobacum cv.Xanthi nc.,经卡那霉素抗性筛选、PCR检测、RT-PCR分析获得21个株系的T3代阳性植株。PCR及RT-PCR检测结果表明popW基因已经整合到烟草基因组中,并在转录水平正常表达。GUS染色进一步证明popW基因在翻译水平上进行了表达,且不同株系之间表达存在差异。对烟草花叶病毒(TMV)的抗病性测定结果表明,转基因烟草对TMV的抗病性增强,防效最高达54.25%。转基因烟草在生长上也具有一定优势,生长15 d的根长最高为野生型的1.7倍,移栽后60 d的株高、鲜重、干重最高分别为野生型烟草的1.4、1.7和1.8倍。