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多组学技术揭示寡糖诱导植物免疫预警机制

刘俊杰  贾晓晨  张春光  张春来  王文霞  尹恒  
【摘要】:寡糖类植物免疫诱导剂可显著增强植株的抗病抗逆性,被广泛应用于现代农业生产中,但其具体作用机制仍需深入考察。本课题组利用多组学技术探索了寡糖诱导植物抗病过程的N-糖组、蛋白组与RNA结合蛋白组,为其作用机制的揭示提供了重要线索。首先对N-糖基化在壳寡糖诱导拟南芥抗丁香假单胞菌Pst DC3000过程的功能进行了探索[1]。植株实验发现N-糖基化不足突变体stt3a和ManI较野生型更易感病,但寡糖预处理能明显降低突变体的染病程度。进一步的核苷酸糖含量、糖基化过程关键基因表达水平及定量N-糖组检测发现N-糖基化在植物免疫和寡糖诱抗两个过程的调控模式存在差异,这是寡糖能够在N-糖基化受损时保持明显诱抗效果的原因。对寡糖诱导拟南芥抗Pst DC3000过程的全蛋白组分析发现,寡糖对很多蛋白的调控模式与Pst DC3000侵染后基本一致,而这些蛋白涉及转录翻译、信号转导、免疫应激、生长发育、新陈代谢等多个方面[2]。随后使用正交有机相分离方法成功从拟南芥中提取到468个RBP,这是该方法在植物领域的首次应用[3]。进一步分析发现一些涉及胁迫响应的RBPs在寡糖处理和病原菌侵染前后的拟南芥中均显著变化。由此说明寡糖处理可以预先刺激植物,使其更利于免疫状态的激活,即植物免疫的预警状态。此外,通过蛋白互作网络分析,还挖掘到寡糖诱导抗病过程的关键节点蛋白,为后续作用机制的深入考察提供了重要线索。基于上述多组学分析初步揭示了寡糖诱导植物免疫的调控网络及作用模式,并发现RBPs及N-糖基化在此过程扮演重要角色。上述组学揭示的关键靶标蛋白及修饰形式为后续深入揭示寡糖诱抗机理提供了重要线索。

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