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多组学联合分析——青莲客户文章—麦蚜唾液蛋白效应子抑制小麦免疫反应机制

2022-08-11 10:51:32

多组学联合分析机构带你了解青莲客户文章—麦蚜唾液蛋白效应子抑制小麦免疫反应机制

自然界中有多种非生物和生物因子都会对植物的生长发育造成不利影响,严重时甚至会导致植物的死亡。植物对这些逆境胁迫都有很强的响应机制,已经进化出了复杂的防御系统来抵御病原体和昆虫。应用蛋白质组学技术研究在逆境胁迫下植物蛋白质种类及表达量的变化,有助于了解胁迫因子的伤害机制以及植物的适应机制,为研发新型防控技术及培育新的抗性品种提供新的思路。



多组学联合分析



标题:The salivary effector protein Sg2204 in the greenbug Schizaphis graminum suppresses wheat defense and is essential for enabling aphid feeding on host plants.

期刊:Plant Biotechnology Journal(IF =13.263)

时间:2022.07

背景

小麦是世界主要粮食作物,麦蚜为小麦生产上的重大害虫,严重威胁小麦生产及粮食保障,培育抗虫小麦品种是防止蚜虫为害为经济有效的途径之一。但蚜虫为典型的刺吸式害虫,对寄主植物适应性强,在取食过程中可通过分泌唾液蛋白效应子逃避寄主植物防卫反应。目前针对麦蚜—小麦互作分子机制研究不够深入,导致生产上抗蚜品种长期匮乏。

文章重要点

作者通过转录组结合蛋白组学鉴定技术(青莲百奥提供技术支持)发现并证明了麦蚜唾液蛋白效应子Sg2204可克制小麦防御反应从而促进麦蚜的寄主适应性。



研究思路

多组学联合分析

(公众号回复关键词“0808研究思路”获得高清原图)



研究内容

作者以麦蚜主要种类之一麦二叉蚜为研究对象,通过蚜虫唾液腺转录组及唾液蛋白质谱联合分析成功鉴定76个唾液蛋白(蛋白鉴定部分由青莲百奥提供技术支持)。通过卡值筛选(分子量 <30 kDa,分泌蛋白预测,有肽段>2,功能未知)选出9种候选效应子( Sg1350、Sg1625、Sg1655、Sg1670、Sg1695、Sg1762、Sg1920、Sg1993 、Sg2204)。采用RT-qPCR检测9个候选效应基因在蚜虫唾液腺、头、胸、腹部和中肠的表达。结果显示,所有9个候选效应因子都在蚜虫的唾液腺中特异性表达,其中未知蛋白Sg2204在蚜虫取食小麦过程中高表达。



多组学联合分析



进一步研究Sg2204在克制BAX和PAMPinf1诱导的程序性细胞死亡(PCD)中的潜在作用。作者在烟草叶片中瞬时表达候选效应子Sg2204,结果显示过表达Sg2204可显著克制BAX及INF1触发的植物细胞死亡和免疫反应。为了研究Sg2204对宿主植物免疫的克制作用,将Sg2204克隆到表达载体pEDV6中,利用荧光素Etanh介导的传递系统将其导到小麦叶片中。发现在小麦中瞬时表达Sg2204后可克制胼胝质积累及水杨酸茉莉酸介导的植物防御反应。



多组学联合分析



而后用Sg2204处理小麦喂食蚜虫来研究Sg2204对蚜虫摄食行为的影响。发现,以Sg2204处理的小麦叶片为食的蚜虫的重量显著高于对照叶片。经Sg2204处理后的叶片上,蚜虫成虫产生的若虫数量也显著高于对照叶片。这些结果表明,蚜虫摄食了表达Sg2204小麦叶片后存活率、产蚜量及韧皮部取食时间显著增加。应用纳米载体介导的RNAi技术,将Sg2204沉默后则出现相反的现象。Sg2204沉默的蚜虫诱导了更强的小麦防御反应,并对蚜虫的摄食行为、存活和繁殖力产生了负面影响。同时利用纳米载体介导技术沉默四种蚜虫的Sg2204同源物也显著降低了蚜虫在寄主植物上的表现。结果证实了Sg2204在克制小麦防御反应中的重要作用,同时采用纳米材料介导的RNAi技术在麦蚜防控中的具有广大的应用潜力。

总结

作者的研究结果证明了麦蚜唾液蛋白效应子Sg2204可克制小麦防御反应,从而促进麦蚜的寄主适应性。研究结果还表明,利用纳米体介导的RNAi技术沉默Sg2204及其同源物可有效降低蚜虫寄主适应性。这些结果为谷物蚜虫与植物相互作用的分子机制和基于RNAi技术的麦蚜防控策略提供了新的见解。

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