转录因子NbMYB1R1通过促进活性氧积累抑制病毒侵染

[背景]黄瓜绿斑驳花叶病毒(cucumber green mottle mosaic virus,CGMMV)是我国重要的检疫性植物病毒,严重降低了世界范围内蔬菜以及瓜类的产量。MYB蛋白家族庞大,功能多样,存在于所有真核生物中。大多数MYB作为转录因子控制植物的发育和代谢,并对植物应对生物和非生物胁迫反应起重要的调控作用。前期研究显示CGMMV侵染后可以显著上调寄主转录因子基因NbMYB1R1的表达。[目的]明确NbMYB1R1参与CGMMV侵染的机制,为CGMMV病害防控提供理论依据。[方法]运用MEGA 7.0构建系统进化树,对NbMYB1R1的氨基酸序列进行系统进化分析;通过构建NbMYB1R1的荧光表达载体,转化GV3101农杆菌后浸润本氏烟叶片,激光共聚焦显微镜观察其亚细胞定位;利用qRT-PCR技术分析NbMYB1R1在CGMMV侵染不同时期的转录水平及NbMYB1R1沉默烟草植株中活性氧(reactive oxygen species,ROS)相关基因的转录变化;通过沉默NbMYB1R1及下游调控基因NbAOX1a和NbAOX1b,分析NbMYB1R1及下游调控基因NbAOX1a和NbAOX1b在CGMMV侵染过程中的作用;瞬时过表达NbMYB1R1和NbMYB1R1关键氨基酸突变体,分析NbMYB1R1对CGMMV侵染的影响;使用台盼蓝染色以及DAB染色观察瞬时过表达NbMYB1R1造成的细胞死亡是否与程序性细胞死亡(programmed cell death,PCD)以及ROS的积累有关;运用酵母双杂交技术验证NbMYB1R1是否与CGMMV相关蛋白互作。[结果]系统进化树分析表明,NbMYB1R1属于1R MYB大类并与多种烟草的MYB转录因子同源性极高;亚细胞定位结果显示NbMYB1R1定位于细胞核;在CGMMV侵染的烟草植株中,NbMYB1R1的转录水平对比健康植株有明显变化,在CGMMV侵染8、12 d时NbMYB1R1的转录水平显著上调;在沉默内源基因NbMYB1R1的植株上接种CGMMV,3 d后NbMYB1R1沉默植株系统叶出现斑驳、卷曲症状,而对照植株在3.5 d时才出现症状;同时CGMMV CP mRNA水平和蛋白水平检测结果也表明沉默NbMYB1R1可以有效促进CGMMV的积累;在本氏烟叶片瞬时过表达NbMYB1R1及其突变体3 d时检测CGMMV蛋白水平表达量,结果显示过表达NbMYB1R1可以有效抑制CGMMV的侵染,DNA结合结构域缺失后会减轻NbMYB1R1对CGMMV的抑制;台盼蓝和DAB染色结果表明,在瞬时过表达NbMYB1R1蛋白后导致ROS积累并引起细胞死亡;在沉默内源基因NbMYB1R1的植株叶片上检测ROS相关基因的转录水平,发现交替氧化酶基因AOX1a、AOX1b转录水平显著上调;在沉默内源基因NbAOX1a和NbAOX1b的植株上接种CGMMV,4 d后NbAOX1a和NbAOX1b沉默植株系统叶出现斑驳、卷曲症状,而对照植株在3.5 d时就出现症状;同时CGMMV CP mRNA水平和蛋白水平检测结果也表明沉默NbAOX1a和NbAOX1b可以有效抑制CGMMV的积累;酵母双杂交结果显示NbMYB1R1不与CGMMV编码蛋白直接相互作用。[结论]随着CGMMV侵染,防御相关基因NbMYB1R1表达上调,从而抑制下游基因AOX1a、AOX1b的表达并激活细胞内产生ROS抑制病毒侵染,但NbMYB1R1不是通过与CGMMV病毒蛋白直接互作而产生此作用。由此可见,NbMYB1R1在CGMMV侵染过程中发挥了重要作用。