拟南芥AtSWEET4基因启动子序列、编码蛋白结构分析及其在病原菌胁迫下表达特性检测

【目的】分析拟南芥糖运输载体蛋白基因(AtSWEET4)启动子序列及其编码蛋白的结构,并检测病原菌胁迫下AtSWEET4基因的表达特性,为研究AtSWEET4蛋白在拟南芥生长发育和生物胁迫中的作用机制提供理论依据。【方法】采用生物信息学方法分析AtSWEET4基因启动子序列及其编码蛋白的结构,并采用实时荧光定量PCR(qRTPCR)和β-葡萄糖苷酸酶(GUS)组织染色法检测人工接种菜豆晕疫病菌(Pseudomonas syringae pv. phaseolicola,Psp)NPS3121和丁香假单胞菌番茄致病变种(Pseudomonas syringae pathovar tomato,Pst)DC3000后AtSWEET4基因的表达情况。【结果】AtSWEET4蛋白由251个氨基酸组成,分子量为27.8 kD,分子式为C1300H2038N304O346S11,理论等电点(pI)为8.71,脂肪氨基酸指数为118.76,不稳定指数为38.72,平均亲水性指数为0.629,为稳定的亲水蛋白,且含有7个跨膜结构域,无信号肽,为非分泌型蛋白。AtSWEET4蛋白与芥属的亚麻荠和荠菜SWEET4蛋白亲缘关系最近,其次是十字花科的甘蓝和萝卜SWEET4蛋白,与禾本科的二穗短柄草SWEET4蛋白亲缘关系最远。AtSWEET4基因启动子序列中包含核心元件TATA-box、增强子元件CAAT-box、调控植物生长发育相关元件、激素响应相关元件、非生物胁迫响应相关元件和生物胁迫响应相关元件。Psp NPS3121和Pst DC3000均可诱导AtSWEET4基因表达,但表达模式不同:接种Psp NPS3121后6和12 h的AtSWEET4基因表达明显上调,但至接种后24 h又迅速下降;接种Pst DC3000后AtSWEET4基因表达量逐渐增加。【结论】AtSWEET4基因的启动子序列特征及其编码蛋白结构与其参与植物免疫反应密切相关。

丛枝菌根真菌促进植物抵抗生物胁迫作用机制的研究进展

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是一类广泛定殖于植物根系,对植物生长发育起着重要作用的共生内生真菌。归纳分析了AMF介导宿主植物提高对细菌、真菌、线虫等病原微生物胁迫抗性能力,发现AMF对不同病原微生物的抑制效果有着明显特异性,且受植物的种类、AMF多样性、定殖密度等因素影响。AMF主要通过激活茉莉酸、水杨酸等植物激素介导的系统性抗性,调控ERF等转录因子表达,增强营养物质吸收,改善植物根系结构,竞争病原体生态位点,调节根系有益分泌物等途径来提高植物抗病能力,并可与植物共生放线菌(plant symbiotic actinomycetes,PSA),深色有隔内生真菌(dark septate endophytes,DSE)、哈茨木霉Trichoderma harzianum等益生菌存在协同增效作用。明确AMF提高植物抗病原微生物胁迫能力的作用机制对实施生态农业、中药绿色种植、生物防控植物病害具有重要的参考价值和理论意义。