转录因子NbERF RAP2-1在黄瓜绿斑驳花叶病毒侵染中的功能

【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,对蔬菜和瓜类产业造成严重的经济损失。ERF转录因子可以调控植物生物和非生物胁迫,参与植物对多种病害的防御作用。前期研究显示CGMMV侵染后可以显著下调寄主转录因子Nb ERF RAP2-1的表达。【目的】明确ERF转录因子家族成员在CGMMV侵染过程中的作用,为CGMMV病害防治提供理论依据。【方法】运用MEGA7.0构建系统进化树,对基于Nb ERF RAP2-1蛋白的氨基酸序列进行系统进化分析;构建Nb ERF RAP2-1的荧光表达载体,并观察其亚细胞定位;利用q RT-PCR技术分析Nb ERF RAP2-1在CGMMV侵染不同时期的表达量;通过烟草脆裂病毒(tobacco rattle virus,TRV)介导的基因沉默(VIGS)和瞬时过表达Nb ERF RAP2-1分析其在CGMMV侵染过程中的作用。【结果】系统进化树分析表明,Nb ERF RAP2-1与多种烟草的ERF转录因子同源性极高,与拟南芥的ERF转录因子亲缘关系较远;亚细胞定位结果显示Nb ERF RAP2-1定位于细胞核,作为转录因子行驶功能;CGMMV侵染对本氏烟内源基因Nb ERF RAP2-1的转录水平影响结果显示,在CGMMV侵染6、9、12 d时Nb ERF RAP2-1的表达量无明显变化,在CGMMV侵染15和18 d时Nb ERF RAP2-1表达量显著下调;TRV介导的VIGS可以将植物内源基因Nb ERF RAP2-1有效沉默,在沉默的植株系统叶上接种CGMMV,8 d对照植株系统叶出现斑驳、卷曲症状而Nb ERF RAP2-1沉默植株无症状,同时CGMMV RNA水平和蛋白水平检测结果也表明TRV:Nb ERF RAP2-1可以有效抑制CGMMV的积累;同样,分别在本氏烟叶片瞬时过表达Nb ERF RAP2-124、48和72 h时检测CGMMV RNA水平和蛋白水平表达量,结果显示在病毒侵染早期,即复制阶段就抑制CGMMV的表达。【结论】Nb ERF RAP2-1可以有效抑制CGMMV侵染初期病毒复制,即病毒RNA复制阶段;随着CGMMV不断侵染,在CGMMV细胞间运动和系统运动时期,CGMMV识别防御相关基因Nb ERF RAP2-1并抑制该基因的转录;当Nb ERF RAP2-1缺失后可能抑制了下游蛋白的转录或表达,从而抑制病毒侵染后期的积累。由此可见,Nb ERF RAP2-1在CGMMV侵染过程中发挥了重要作用。