泛素化相关基因GmElp、NbRGLG2和NbUBXN6对SMV的抗性研究

作     者：纪惠惠 

作者单位：内蒙古大学 

学位级别：硕士

导师姓名：哈达

授予年度：2023年

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 071007[理学-遗传学] 

主      题：E3泛素连接酶 大豆花叶病毒 GmElp NbRGLG2 NbUBXN6 互作蛋白 

摘      要：植物为了抵御外界病原体的侵害,进化出了一种由抗性(Resistance,R)基因所介导的防御机制。我们实验室前期报道了一个由5个R基因组成的大豆SMV(Soybean mosaic virus,SMV)抗性簇(SMV resistance cluster,SRC),这些R基因编码不同类型的非典型TNL(TIR-NBS-LRR)蛋白。在SRC基因簇中发现了一个编码E3泛素连接酶的基因Gm Elp(Glycine max E3 ubiquitin protein ligase)。E3泛素连接酶是泛素化系统中的关键组分,泛素化修饰对调节植物生长发育和胁迫响应具有重要意义。本研究在本氏烟草中瞬时表达Gm Elp,结果显示Gm Elp具有对SMV/TMV(Tobacco mosaic virus)的抗病毒活性。通过对Gm Elp基因g DNA和c DNA的对比分析,发现Gm Elp基因具有一个内含子。在Gm Elp这个内含子中存在一个独立的开放阅读框(ORF),编码一个96个氨基酸的短肽Gm Eup(Glycine max E3 ubiquitin unknown protein),具有一个与NCBI数据库中目前已知的所有蛋白均无同源性的未知结构。在本氏烟草中瞬时表达发现其具有对SMV/TMV的抗病毒活性,亚细胞定位显示该蛋白定位于细胞膜。双分子荧光互补(Bimolecular fluorescence complementation,Bi FC)实验和酵母双杂交(Yeast two-hybrid,Y2H)实验结果显示,Gm Eup与6K2(6 k Da protein2)、CI(Cytoplasmic inclusionprotein)和NIa-VPg(Nuclear inclusionprotein a-viral genome-linked protein)有相互作用。为了深入了解Gm Eup基因的抗性机制,本研究在大豆c DNA酵母文库中筛选出11个与Gm Eup可能相互作用的蛋白,分别是:CSN(COP9 signaling complex subunit),FBA(Fructose diphosphate aldolase),TRXS(Thioredoxin-like superfamily protein),MTEF1(Transcription termination factor MTEF1),RBP(RNA binding domain containing protein),CSN5a(COP9 signaling complex subunit 5a),CDC2(Cytokinesis control protein 2),Unannotated gene number(LOC100306036),MSR B2(Methionine sulfoxide reductase B2),FDA1(Fructose diphosphate aldolase 1)and NDPK(NDPk structural domain containing protein)。在实验室前期报道的SRC基因簇中,存在着具有广谱抗性的抗病基因SRC7(SMV resistance cluster 7),其主要功能结构域是TN结构域。本实验室前期研究在本氏烟草中筛选出两个编码泛素相关的蛋白Nb RGLG2(Nicotiana benthamiana RGLG2)和Nb UBXN6(Nicotiana benthamiana UBXN6)均与SRC7具有互作。因此,本论文也研究了这两个基因的功能,瞬时表达发现两个基因都对SMV和TMV无抗性。然而,Nb RGLG2与Nb UBXN6与SRC7共表达时,都会抑制SRC7的抗病毒活性。随后在过表达SRC7(Ox-SRC7)本氏烟草中沉默Nb RGLG2基因和Nb UBXN6基因,结果显示增强了SRC7对SMV和TMV的抗性。