中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (8): 1490-1505.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.08.006
姜兴林1(), 于连伟1(
), 付涵1, 艾妞1, 崔荧钧5, 李好海6, 夏子豪7, 袁虹霞1, 李洪连1,3,4, 杨雪1,2(
), 施艳1(
)
收稿日期:
2023-12-06
接受日期:
2024-02-04
出版日期:
2024-04-16
发布日期:
2024-04-24
通信作者:
联系方式:
姜兴林,E-mail:1442295312@qq.com。于连伟,E-mail:ylwnet972@163.com。姜兴林和于连伟为同等贡献作者。
基金资助:
JIANG XingLin1(), YU LianWei1(
), FU Han1, AI Niu1, CUI YingJun5, LI HaoHai6, XIA ZiHao7, YUAN HongXia1, LI HongLian1,3,4, YANG Xue1,2(
), SHI Yan1(
)
Received:
2023-12-06
Accepted:
2024-02-04
Published:
2024-04-16
Online:
2024-04-24
摘要:
【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。
姜兴林, 于连伟, 付涵, 艾妞, 崔荧钧, 李好海, 夏子豪, 袁虹霞, 李洪连, 杨雪, 施艳. 转录因子NbMYB1R1通过促进活性氧积累抑制病毒侵染[J]. 中国农业科学, 2024, 57(8): 1490-1505.
JIANG XingLin, YU LianWei, FU Han, AI Niu, CUI YingJun, LI HaoHai, XIA ZiHao, YUAN HongXia, LI HongLian, YANG Xue, SHI Yan. The Transcription Factor NbMYB1R1 Inhibits Viral Infection by Promoting ROS Accumulation[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(8): 1490-1505.
表1
本研究所用引物"
用途Use | 引物名称Primer name | 引物序列Primer sequence (5′-3′) |
---|---|---|
酵母双杂交系统 Yeast two-hybrid | pGADT7- NbMYB1R1-F | ATATGGCCATGGAGGCCAGTGAATTCATGTCTAACGAATGCGGAAACAAAGA |
pGADT7- NbMYB1R1-R | ATCTGCAGCTCGAGCTCGATGGATCCAGCCACACTAATTATGCTATCCCC | |
pGBKT7-CP-F | TGCATATGGCCATGGAGGCCGAATTCATGGCTTACAATCCGATCACACCTA | |
pGBKT7-CP-R | TGCGGCCGCTGCAGGTCGACGGATCCAGCTTTCGAGGTGGTAGCC | |
pGBKT7-MP-F | TGCATATGGCCATGGAGGCCGAATTCATGTCTCTAAGTAAGGTGTCAGTCG | |
pGBKT7-MP-R | TGCGGCCGCTGCAGGTCGACGGATCCGGTGTGATCGGATTGTAAGCC | |
pGBKT7-129K-F | TGCATATGGCCATGGAGGCCGAATTCATGGCAAACATTAATGAACAAATCA | |
pGBKT7-129K-R | TGCGGCCGCTGCAGGTCGACGGATCCTTTGGTAGGCACAGTGGTAGC | |
pGBKT7-MET-F | TGCATATGGCCATGGAGGCCGAATTCATGGCAAACATTAATGAACAAATCA | |
pGBKT7-MET-R | TGCGGCCGCTGCAGGTCGACGGATCCCTCGATCTGTACCTTCCTAACCTTCA | |
pGBKT7-HEL-F | TGCATATGGCCATGGAGGCCGAATTCACATTAGTTGACGGAGTGCC | |
pGBKT7-HEL-R | TGCGGCCGCTGCAGGTCGACGGATCCTTTGGTAGGCACAGTGGTAGC | |
pGBKT7-P2-F | TGCATATGGCCATGGAGGCCGAATTCCAATTAATGCAGAACTCGCTGTATG | |
pGBKT7-P2-R | TGCGGCCGCTGCAGGTCGACGGATCCCTTAGAGACATCTATGTAAAGACTAC | |
瞬时过表达 Over-expression | NbMYB1R1-GFP-F | ACGAGCTGTACAAGGGTACCATGTCTAACGAATGCGGAAACAAAGA |
NbMYB1R1-GFP-R | CGGACTCTAGTTCATCTAGAAGCCACACTAATTATGCTATCCCC | |
NbMYB1R1121-127-GFP-F | CCTACTCAGGTGGCCCTCCGCCGAAATAACATCAA | |
NbMYB1R1121-127-GFP-R | GTTATTTCGGCGGAGGGCCACCTGAGTAGGGGTC | |
基因沉默 Virus induced gene silencing (VIGS) | NbMYB1R1 VIGS-F | AGTGGTCTCTGTCCAGTCCTCAAGACAAGGACCCCTACTC |
NbMYB1R1 VIGS-R | GGTCTCAGCAGACCACAAGTGGTATTGGCCTAATGGGCT | |
NbAOX1a/b VIGS-F | AGTGGTCTCTGTCCAGTCCT GTAGGAGGAATGTTGTTGCACT | |
NbAOX1a/b VIGS-R | GGTCTCAGCAGACCACAAGT ATTACCCTTGTCTAATTCCTTGAGG | |
实时荧光定量PCR Quantitative real-time PCR | NbUBC-qPCR-F | TTTCGGTCCTGATGATACTCCC |
NbUBC-qPCR-R | CACAGAGCAAAGACTGGATTGA | |
NbMYB1R1-qPCR-F | GGGTTCATGCTCTTTGGTGT | |
NbMYB1R1-qPCR-R | ACGGGTCCTAGCAGAAGGAT | |
NbAOX1a-qPCR-F | TTGAGAACGTTCCTGCTCCT | |
NbAOX1a-qPCR-R | TGGAGAGTCCCTTGAGCTGT | |
NbAOX1b-qPCR-F | TTGAGAACGTTCCTGCTCCT | |
NbAOX1b-qPCR-R | GGTGCTGGAGAGTCCTTGAG | |
NbGST-qPCR-F | TGAAGGAAAGCGAAGCACAAT | |
NbGST-qPCR-R | ACGACGGCGCGAATCAAACA | |
NbSOD-qPCR-F | GCCGTCCTTAGCAGCAGTGAA | |
NbSOD-qPCR-R | CCGGGTTTTAGGCCAGAGACAT | |
NbAPX1-qPCR-F | GGAGTGGTTGCTGTTGAAGTC | |
NbAPX1-qPCR-R | GGAGAGCCTTGTCTGATGG | |
NbCAT3-qPCR-F | TGCGCATCACAATAATCACCAT | |
NbCAT3-qPCR-R | TGTCGCGCTTTCCTGTCAA | |
NbGPX2-qPCR-F | TTGTTTTGCCACTACCTTGTTCAG | |
NbGPX2-qPCR-R | TTCATTTGGGGGTGTCAGATTAG | |
CP-qPCR-F | ACAAGGTACCGCTTTCCAGA | |
CP-qPCR-R | TACGACAGACGAGGGTAACG |
图4
NbMYBIR1沉默对CGMMV侵染的影响 A:TRV:NbMYB1R1和TRV:00在CGMMV侵染前后的生物学表型Biological phenotypes of TRV:NbMYBIR1 and TRV:00 before and after CGMMV infection;B:VIGS NbMYBIR1的沉默效率Silencing efficiency of VIGS NbMYBIR1;C:TRV:NbMYBIR1和TRV:00的植株被CGMMV侵染后系统侵染植株占比Proportion of systemic infected plants after infection with CGMMV in plants of TRV:NbMYBIR1 and TRV:00;D:TRV:NbMYBIR1对CGMMV CP转录水平的影响Effect of TRV:NbMYBIR1 on the transcription level of CGMMV CP;E:TRV:NbMYBIR1对CGMMV CP蛋白水平的影响 Effect of TRV:NbMYBIR1 on the protein level of CGMMV CP"
图8
NbAOX1a/b沉默对CGMMV侵染的影响 A:TRV:NbAOX1a/b和TRV:00在CGMMV侵染前后的生物学表型Biological phenotypes of TRV:NbAOX1a/b and TRV:00 before and after CGMMV infection;B:VIGS NbAOX1a和NbAOX1b的沉默效率Silencing efficiency of VIGS NbAOX1a and NbAOX1b;C:TRV:NbAOX1a/b和TRV:00的植株被CGMMV侵染后系统侵染植株占比Proportion of systemic infected plants after infection with CGMMV in plants of TRV:NbAOX1a/b and TRV:00;D:TRV:NbAOX1a/b对CGMMV CP的转录水平影响Effect of TRV: NbAOX1a/b on the transcription level of CGMMV CP;E:TRV:NbAOX1a/b对CGMMV CP蛋白水平的影响Effect of TRV:NbAOX1a/b on the protein level of CGMMV CP"
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