簇毛麦白粉病抗性蛋白PM21 CC结构域的功能分析

【作者】 高安礼； 董瑞翔； 姜源； 巩翼菲； 张大乐； 朱姗颖； 何华纲；

【机构】 河南大学生命科学学院； 江苏大学食品与生物工程学院；

【摘要】 簇毛麦Pm21基因对小麦白粉病具有广谱抗性,揭示其广谱抗病的分子机制具有重要意义。Pm21基因编码一个典型的CC-NBS-LRR类抗病蛋白,通常认为卷曲螺旋（coiled-coil,CC）结构域在抗病信号传递中发挥重要作用,本文利用烟草叶片瞬时表达系统对PM21蛋白CC结构域的功能进行了深入分析。研究发现,在烟草叶片中超表达eCC （extended CC,第1-159位）能够引发烟草细胞死亡,而pCC （predicted CC,第1-117位）、NBS、LRR结构域均不能引起细胞死亡,表明eCC结构域具有诱导细胞死亡活性。免疫共沉淀结果显示,eCC结构域可在体内相互作用,形成同源聚体。烟草瞬时表达分析还发现,包含eCC结构域的CC-NBS和CC-NBS-LRR （全长蛋白）也都不能诱导细胞死亡;免疫共沉淀分析证实,eCC结构域能够与NBS、LRR结构域相互作用,同时NBS也可以与LRR相互作用。这些结果表明,在没有病原菌诱导时,PM21 eCC结构域的活性受分子内受其他结构域（NBS、LRR）的负调节,而且NBS也与LRR相互作用,PM21蛋白可能处于活性自抑制状态。为了进一步研究eCC结构域诱导的细胞死亡和抗病性的关系,我们使用EMS处理携带Pm21的小麦品种扬麦18,从M₂代筛选到11个独立的感病突变体,它们在PM21 eCC结构域的编码区都发生了单碱基变异而导致氨基酸变化。烟草瞬时表达分析显示,3个突变位点均能导致eCC结构域丧失诱导细胞死亡的活性,而其他8个突变位点并没有影响eCC结构域诱导细胞死亡的活性。该结果意味着,PM21蛋白eCC结构域引发的细胞死亡和抗病信号转导可能属于两个相对独立的途径。更多还原