VdPL9-3蛋白在提高植物抗性和誘發植物免疫反應中的應用
2024-04-16 03:16:05
vdpl9-3蛋白在提高植物抗性和誘發植物免疫反應中的應用
技術領域
1.本技術屬於微生物技術領域，具體地，涉及vdpl9-3蛋白在提高植物抗性和誘發植物免疫反應中的應用。
背景技術：
2.為突破植物細胞壁防禦屏障，病原菌侵染寄主植物過程中會分泌一系列用於降解細胞壁組分的酶類(cwdes)，幫助其入侵寄主獲取營養物質。然而，cwdes或植物自身分子也可以作為激活子，引起植物免疫反應，如氣孔關閉、細胞壁胼胝質沉澱、活性氧(ros)爆發、胞質內ca
2+
濃度的變化、細胞離子滲漏、病程相關基因的表達、植物抗毒素的合成等。病原菌誘導產生的眾多植物防禦反應中，ros發揮了重要的作用，是植物抵禦病原菌侵染的重要手段。因此，從病原菌cwdes入手，可為植物抗性基因挖掘、抗病植物育種提供新的視角。
3.國內外針對大麗輪枝菌致病機理的研究，已鑑定出多種cwdes類蛋白，基於cwdes蛋白與寄主互作方式的多樣性，導致其誘導植物免疫反應的效率存在差異。因此，發掘更滿足生產需求的寄主免疫激活蛋白，具有重要意義。
技術實現要素：
4.為了高效誘導植物ros爆發、胼胝質沉積、抗性相關基因表達等免疫反應，本公開提供了vdpl9-3蛋白在提高植株抗性和/或誘導植株免疫反應中的應用、一種提高植株抗性和/或誘導植株免疫反應的方法、vdpl9-3蛋白在製備農藥中的應用。
5.為了實現上述目的，本公開第一方面提供了vdpl9-3蛋白在提高植株抗性和/或誘導植株免疫反應中的應用，該vdpl9-3蛋白的胺基酸序列如seq id no.1所示。
6.可選地，所述提高植株抗性包括：提高植株對於大麗輪枝菌和灰葡萄球菌中至少一種病原菌的抗性；
7.所述誘導植株的免疫反應包括：誘導減少大麗輪枝菌和灰葡萄球菌中至少一種病原菌對於植株的危害。
8.可選地，所述vdpl9-3蛋白的使用濃度為40-100μm，最適濃度為60-80μm。
9.可選地，所述植株包括菸草。
10.另一方面，本公開提供了一種提高植株抗性和/或誘導植株免疫反應的方法，所述方法包括以下步驟：
11.將所述vdpl9-3蛋白施用於目的植株，和/或，將編碼vdpl9-3蛋白的基因導入目的植株；
12.所述vdpl9-3蛋白的胺基酸序列如seq id no.1所示；
13.所述編碼vdpl9-3蛋白的基因的核苷酸序列如seq id no.2所示。
14.可選地，所述編碼vdpl9-3蛋白的基因通過植株表達載體導入目的植株。
15.可選地，所述植株表達載體包括pgr107。
16.可選地，所述提高植株抗性包括：提高植株對於大麗輪枝菌和灰葡萄球菌中至少
一種病原菌的抗性；
17.可選地，所述誘導植株的免疫反應包括：誘導減少大麗輪枝菌和灰葡萄球菌中至少一種病原菌對於植株的危害。
18.可選地，所述農藥用於提高植株抗性和/或誘導植株的免疫反應，所述vdpl9-3蛋白的胺基酸序列如seq id no.1所示。
19.可選地，所述植株包括菸草。
20.通過上述技術方案，本公開提供了vdpl9-3蛋白作用於激活誘導植物免疫反應，可高效誘導植物ros爆發、胼胝質沉積、抗性相關基因表達等免疫反應，同時顯著增強植物抗性，為植物抗性的提升提供了新的思路。
21.本公開的其他特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。
附圖說明
22.圖1是本公開實施例1中vdpl9-3蛋白誘發植株葉片ros反應的實驗結果圖。
23.圖2是本公開實施例1中vdpl9-3蛋白誘發植株葉片胼胝質積累的實驗結果圖。
24.圖3是本公開實施例1中vdpl9-3蛋白誘導植株抗性基因表達的實驗結果圖。
25.圖4是本公開實施例2中vdpl9-3蛋白誘導植株對病原菌抗性反應的實驗結果圖。
具體實施方式
26.以下結合附圖對本公開的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本公開，並不用於限制本公開。
27.本公開第一方面提供了vdpl9-3蛋白在提高植株抗性和/或誘導植株免疫反應中的應用，該vdpl9-3蛋白的胺基酸序列如seq id no.1所示。
28.本公開發明人經過大量研究發現，將vdpl9-3蛋白注入植物葉片後，例如菸草葉片，可在葉片中檢測到ros的產生，以及胼胝質的積累，並且被注射植株的一些免疫反應相關基因的表達水平也顯著上調。因此，可將效vdpl9-3蛋白用於提高植物抗性和/或誘導植物免疫反應。
29.根據本公開，所述提高植株抗性包括：提高植株對於大麗輪枝菌和灰葡萄球菌中至少一種病原菌的抗性；
30.所述誘導植株的免疫反應包括：誘導減少大麗輪枝菌和灰葡萄球菌中至少一種病原菌對於植株的危害。
31.根據本公開，所述vdpl9-3蛋白的使用濃度為40-100μm，優選為60-80μm。
32.根據本公開，所述植株包括菸草。
33.另一方面，本公開提供了一種提高植株抗性和/或誘導植株免疫反應的方法，所述方法包括以下步驟：
34.將所述vdpl9-3蛋白施用於目的植株，和/或，將編碼vdpl9-3蛋白的基因導入目的植株；
35.所述vdpl9-3蛋白的胺基酸序列如seq id no.1所示；
36.所述編碼vdpl9-3蛋白的基因的核苷酸序列如seq id no.2所示。
37.根據本公開，所述編碼vdpl9-3蛋白的基因通過植株表達載體導入目的植株。
38.根據本公開，所述植株表達載體包括pgr107。
39.根據本公開，所述提高植株抗性包括：提高植株對於大麗輪枝菌和灰葡萄球菌中至少一種病原菌的抗性；
40.根據本公開，所述誘導植株的免疫反應包括：誘導減少大麗輪枝菌和灰葡萄球菌中至少一種病原菌對於植株的危害。
41.根據本公開，所述農藥用於提高植株抗性和/或誘導植株的免疫反應，所述vdpl9-3蛋白的胺基酸序列如seq id no.1所示。
42.根據本公開，所述植株包括菸草。
43.下面通過實施例來進一步說明本公開，但是本公開並不因此而受到任何限制。
44.本公開實施例涉及的vdpl9-3蛋白，其胺基酸序列如seq id no.1所示。vdpl9-3蛋白的製備方法包括：構建重組表達載體，利用大腸桿菌進行原核表達，表達載體中具有麥芽糖結合蛋白mbp標籤，利用mbp traphp預裝柱進行純化，獲得目的蛋白。
45.seq id no.1：
46.mkffsilvavapaalvsaadfyvattgsdtaagslatpfksiqvavnkaaagdtiylrggthkpttniqitksgtaakpytvtaynsenviidgealtgtpaalnaalankdrgifhiekvnywkfykltfingpygvyvrdgtnhyferitthdnyetgfhmegalsnnqvvylnsyrnrdprkngesadgfalkqgsgtgnvlrgarlwenvddgldfwefkdrvtvtdtiawgngvnrwnfspfagdgngfklgglpsgstgnadhivnnciafgnaakgftdnkqtgtflftrntaynngavgfqtsavkatfqnniaarnskttaqsgqtslksatstgnswnsspvwtdasfksvdvslvkgarqangkivasnfllpasggnigattnwq
47.seq id no.2：
48.atgaagttcttcagcatcctcgtcgcagtggcgccggccgccctcgtctcggctgccgacttttacgtcgctaccaccggctcggacaccgccgccggtagcctcgccacccccttcaagtccatccaggttgccgttaacaaggccgccgctggcgacaccatttacctccgtggaggcacccacaagccgacgacgaacattcagatcaccaagagcggtaccgctgccaagccttacacggtgacggcttacaacagcgagaacgtcatcattgatggcgaggccctcaccggtaccccggctgccctcaacgccgcccttgccaacaaggaccgtggtatcttccacattgagaaggtcaactactggaagttctacaagctcaccttcatcaatgggccctacggcgtctacgtccgtgacggcacgaaccactactttgagcgtatcaccacccatgacaactacgagactggcttccacatggagggcgccctgtccaacaaccaggtcgtctacctcaactcctaccgcaaccgtgaccctcgcaagaacggcgagagcgccgacggtttcgctctgaagcagggttccggcacgggcaacgttcttcgcggcgcccgcctctgggagaacgttgacgacggtcttgacttctgggagttcaaagaccgtgtcaccgtcactgacacgatcgcctggggcaacggcgtcaaccgctggaacttctcccccttcgccggcgacggcaacggtttcaagctcggcggtctcccctcgggcagcaccggcaacgccgaccacattgtcaacaactgcatcgcctttggcaacgccgccaagggcttcaccgacaacaagcaaacgggcaccttcctcttcacgcgcaacacggcctacaacaacggcgccgtcggcttccagacctcggccgtcaaggccacgttccagaacaacattgcggcccgcaactccaagacgacggcccagtccggccagacgtcgctcaagagcgctaccagcacgggcaactcgtggaacagcagccccgtctggaccgacgccagcttcaagagcgtcgacgtctcgctcgtcaagggcgccaggcaggccaacggcaagattgtcgccagcaacttcctgctgcccgcctcgggcggcaacattggtgccaccaccaactggcagtaa
49.實施例1
50.vdpl9-3蛋白激發植株免疫反應：
51.(1)vdpl9-3蛋白誘導植株ros爆發
52.選取4周齡菸草，用1ml注射器(去除針頭)從葉片背面注入約20μl，80μm的vdpl9-3蛋白。以1
×
pbs(ph為7.5)溶液作為陰性對照。注射6h後，用去離子水衝洗葉片，置於1
×
dab染液中，25℃避光孵育8h；去離子水衝洗葉片去除殘餘染液，95％乙醇脫色後，體式顯微鏡觀察。結果：與1
×
pbs對照相比，菸草葉片注射vdpl9-3蛋白區域，dab染料著色明顯，表明有大量的活性氧積累，如圖1所示。上述實驗表明vdpl9-3蛋白可誘導菸草葉片ros爆發。
53.(2)vdpl9-3蛋白誘發植株胼胝質積累
54.選取4周齡菸草，用1ml注射器(去除針頭)從葉片背面注入約20μl，80μm的vdpl9-3蛋白。以1
×
pbs(ph為7.5)溶液作為陰性對照。注射2h後，用去離子水洗淨葉片，95％乙醇進行葉片脫色，去離子水去除殘留乙醇，將葉片置於150mm、ph為9.5的磷酸緩衝液(含0.1％苯胺藍(w/v))中，暗處理2h，螢光顯微鏡觀察。結果：與1
×
pbs對照相比，菸草葉片注射vdpl9-3蛋白區域，胼胝質特徵藍色亮點顯著增多，如圖2所示。上述實驗表明vdpl9-3蛋白可促進菸草葉片胼胝質積累。
55.(3)vdpl9-3蛋白誘導植株免疫反應相關基因的表達
56.選取4周齡菸草，調節vdpl9-3瞬時轉化農桿菌pgr107-vdpl9-3濃度至od
600 0.5-0.8，用1ml注射器(去除針頭)將200μl農桿菌菌液從葉片背面注入。以相同濃度、瞬時表達pgr107-gfp的農桿菌作為陰性對照。注射48h後，收集注射區域葉片，提取總rna，定量pcr檢測抗性相關基因的轉錄水平。結果：與對照相比，菸草葉片注射pgr107-vdpl9-3區域內抗病相關基因轉錄水平顯著升高，如圖3所示。上述實驗表明，vdpl9-3蛋白誘導菸草抗性基因表達。
57.實施例2
58.vdpl9-3蛋白誘導植株對病原菌的抗性反應
59.選取4周齡菸草，用1ml注射器(去除針頭)從葉片背面注入約20μl，80μm vdpl9-3蛋白。以1
×
pbs(ph 7.5)溶液作為陰性對照。注射12h後，在注射區域用針頭扎4-5個小孔，在扎孔處滴5μl的5
×
106個/ml灰葡萄球菌孢子懸浮液，保溼處理3-5d後觀察並測量各處理的病斑直徑，如圖4所示。
60.上述實驗表明，vdpl9-3蛋白激活了菸草對灰葡萄球菌的防禦反應，導致病斑面積減小。
61.綜上表明，vdpl9-3蛋白具有高效激活植株免疫功能，能夠有效提高植株抗性、增強寄主病原防禦能力，明顯誘導植株對病原菌的抗性反應。
62.以上詳細描述了本公開的優選實施方式，但是，本公開並不限於上述實施方式中的具體細節，在本公開的技術構思範圍內，可以對本公開的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本公開的保護範圍。
63.另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重複，本公開對各種可能的組合方式不再另行說明。
64.此外，本公開的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本公開的思想，其同樣應當視為本公開所公開的內容。