1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
大豆是世界范围内重要的经济油料作物,在中国,大豆以及大豆制品是人们日常生活中不可缺少的食品。大豆疫霉(Phytophthora sojae)属于隶属于茸鞭生物界卵菌门疫霉属,它引起的大豆根茎腐病是威胁全世界大豆生产的毁灭性病害之一,对大豆的生产造成严重损失,每年导致的全球直接经济损失可高达十几亿美元[1]。目前防治大豆疫病主要通过培育抗病品种,药剂处理种子等方法[2]。
根据对大豆疫霉四个生理小种的测序和生物信息学分析,发现大豆疫霉基因组中编码了将近400个RxLR效应分子[3],这些效应分子可以通过RxLR motif与植物细胞膜上的PI3P结合,从而帮助其进入寄主细胞内发挥作用[4]。因此,认识效应分子干扰植物抗病性的机理,明确大豆疫霉致病的方式途径以及作用在寄主植物上的靶标位点,可以为有效的病害防控策略提供新的思路及方向,对设计和改造抗病性有重要意义。
近年来,一系列的研究发现,卵菌的效应分子能够在寄主细胞内发挥毒性功能,抑制植物的免疫反应,帮助病原菌的定殖和侵染。例如,寄生霜霉的效应分子ATR1可以抑制植物免疫反应[5];致病疫霉的效应分子PiAvr3a能够通过结合且稳定泛素连接酶CMPG1的活性,从而抑制植物免疫反应[6];致病疫霉中另一个效应分子PiAvrblb2可以通过与寄主细胞内的木瓜类半胱氨酸蛋白酶互作来抑制其外泌,干扰植物的抗病性[7];大豆疫霉的无毒基因Avr3b可以模拟植物防卫反应抑制因子的作用干扰植物的抗病性[8],[9];大豆疫霉的效应分子PsAvh331则可以通过干扰植物免疫系统的MAPK途径,抑制植物的抗病性[10]。以上结果表明,分泌到植物细胞内的效应分子可以通过多种方式干扰植物的免疫系统,它们在病原菌的致病过程中发挥着重要的作用。因此,关于这些效应分子的进化、它们在大豆疫霉侵染大豆过程中所发挥的作用及其作用机制是目前的研究热点。
2. 研究的基本内容和问题
研究目标:
1、筛选出大豆疫霉RxLR效应分子Avh241的寄主靶标
2、选取其中一个寄主靶标,通过Co-IP和GST-pull down两种不同方法对其是否互作进行验证。
3. 研究的方法与方案
研究方法:
本试验通过双酶切将效应分子Avh241的基因片段构建到pBIN-GFP植物表达载体上,构建出pBIN-GFP-Avh241载体,并通过转化JM109大肠杆菌感受态细胞得到阳性克隆。经测序正确后电转农杆菌,注射烟草,提取总蛋白,与GFP珠子孵育后洗脱珠子,送公司打质谱。从测序结果中测序筛选候选互作蛋白序列后,克隆候选互作蛋白,通过CO-IP及GST-Pull Down两种方法验证其与Avh241是否存在互作关系。
技术路线:
4. 研究创新点
本研究利用植物表达病原菌效应分子结合质谱测定的方法,能够高通量且有效地筛选到病原菌毒性因子攻击植物的靶标,揭示了病原菌的致病机制,可以为有效的病害防控策略提供新的思路及方向,对设计和改造抗病性有重要意义。
5. 研究计划与进展
(1)2016年10月8日-10月14日:克隆Avh241,并将Avh241连接到目的载体pBIN-GFP上。
(2)2016年10月14日-10月21日:转入JM109大肠杆菌感受态细胞中,涂Kana板,并挑取阳性克隆PCR验证。
(3)2016年10月24日-11月6日:揺菌,提质粒,送公司测序。
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