苹果链格孢菌与寄主叶片互作的蛋白质组学解析

【作者】 张彩霞； 肖龙； 张利义； 田义； 康国栋； 丛佩华； 王强； 杨玲；

【机构】 中国农业科学院果树研究所,农业部园艺作物种质资源利用重点实验室；

【摘要】 苹果链格孢菌可侵染苹果叶片而引起落叶病的发生,是苹果产区主要病害之一。近年来,以提高树体自身抗性为目标的抗性育种研究日益受到重视。随着分子生物学理论和技术的发展,利用基因工程手段加快苹果抗病遗传改良育种进程成为现实。因此,开展苹果链格孢菌与寄主叶片互作的差异蛋白质组学研究,将有助于从分子水平上明确寄主叶片细胞参与抗病反应的关键蛋白,为苹果抗病分子育种研究提供参考。苹果叶片取自国家苹果育种中心资源圃,清洗后于大培养皿中进行无菌保湿处理。供试链格孢菌接种于PDA培养基,毛笔刷收集菌苔分生孢子制成孢子悬液。将链格孢菌孢子悬液点接于寄主叶片下表皮叶脉两侧,以无菌水为对照,接种后恒温保湿培养,24、48 h后观察、取样。以未接菌叶片及发病叶片为材料,Tris-饱和酚抽提法分别提取寄主叶片总蛋白,利用蛋白质双向凝胶电泳技术结合Image aster 2D软件分析及质谱(MALDI-TOF-TOF/MS)检测技术对差异表达蛋白进行分析。对链格孢菌侵染前后寄主叶片细胞总蛋白进行双向电泳分析,获得清晰的蛋白质表达谱,经Image Master2D软件对比分析,共获得28个差异表达显著的蛋白点,再经胰蛋白酶酶解处理、质谱检测及数据库检索,共有23个蛋白点得到成功鉴定。经蛋白质功能搜索,其中16个蛋白分别与光合作用、能量代谢、胁迫及防御反应相关,7个蛋白为蛋白质合成相关或功能未知蛋白。PR类蛋白是植物寄主在抗病反应过程中产生的一类广谱抗性可溶性蛋白,β-1,3-葡聚糖酶是重要的抗病相关蛋白,属PR-2家族;APX与GPX均是植物清除ROS的关键酶,与植物抗逆性密切相关;苹果过敏原蛋白(Mal d1)是苹果体内重要的抗性相关蛋白,这4个蛋白均属病程相关类蛋白。本研究中β-1,3-葡聚糖酶、APX、GPX、Mal d1等4个参与防御反应的病程相关(PR)蛋白发生了显著差异表达,表明它们在寄主叶片受链格孢菌侵染后通过不断上调表达参与防御反应,以降低寄主叶片细胞因病原菌侵染对其产生的伤害。综上,苹果链格孢菌与寄主叶片互作过程中,寄主叶片细胞可以通过启动多个途径来实现对病原菌胁迫的防御,包括光合作用、能量代谢、胁迫及防御反应等相关蛋白的差异表达,其中β-1,3-葡聚糖酶、APX、GPX及Mal d1在寄主叶片应答链格孢菌胁迫过程中起到关键作用。更多还原