番茄细菌性斑点病菌无毒基因研究进展(2)
2013-11-05 01:01
导读：研究还发现AvrPto有2个显著的结构域，其中由S94、I96和G99所编码AvrPto的结构域对于识别Pto蛋白中N145、P146、S147和S153编码的结构域很重要，它们可能参与Avr
研究还发现AvrPto有2个显著的结构域，其中由S94、I96和G99所编码AvrPto的结构域对于识别Pto蛋白中N145、P146、S147和S153编码的结构域很重要，它们可能参与AvrPto—Pto互作。
3．3 avrPto的其他功能
AvrPto除了能够和Pto互作，引发Pto介导的抗病反应之外，还能够抑制番茄上非寄主病原菌引起的HR反应。Pseudomonas syringae pv.tomatoTl是N.benthamiana的非寄主病原菌，它能够在N．bentharniana上引起HR反应。然而在此植株上如果同时接种Pseudomonas syringae pv.tomato T1和P.s.pv.tomato DC3000时，这种坏死反应就会被延迟；对AvrPto的突变体研究发现，AvrPto的某些结构域对于抑制PCD是必须的，如G2A，P146L以及N末端的12个氨基酸。因此，抑制宿主PCD反应是成功侵染宿主植物的策略之一。
4 无毒基因avrPtoB avrPtoB广泛存在于植物病原细菌各菌属中，包括假单胞菌属(Pseudornonas)、黄单胞菌属(Xan—thornonas)、雷尔氏菌属(Ralstonia)和欧文氏菌属(Erwinia)。无毒蛋白AvrPtoB一方面在感病植株中能够增加细菌的毒性，抑制番茄免疫反应及PCD，促进细菌的生长；另一方面在抗病植物中，AvrPtoB通过Ⅲ型分泌系统进入植物细胞，与抗性蛋白Pto互作，引发HR反应。
4．1 avrPtoB的发现
avrPtoB是偶然发现的，在研究avrPto时，将avrPto的缺失突变菌株接种于表达Pto的抗病番茄中，结果发现仍然存在HR反应。这就表明在丁香假单胞菌中可能存在第2个无毒基因，它和avrPto一样，能够与Pto互作，引起抗性反应。为了分离出该基因，Kim等利用酵母双杂交系统，以Pto蛋白为诱饵，在P.s.pv.tomato DC3000的文库中筛选和Pto互作的基因，进而找到了avrPtoB。进一步研究证明AvrPto和AvrPtoB都是引起Pto介导的植物抗病的效应因子。
（科教作文网http://zw.ΝsΕAc.Com编辑整理） 4．2 avrPtoB的结构特点
avrPtoB编码一个59ku的蛋白质，该蛋白是一个组成性的蛋白质，可以分为N末端和C末端两部分，Abranmovitch等构建了仅包括N端1～308个氨基酸序列的AvrPtoB C末端缺失突变体，发现该突变体能够在酵母双杂交系统中与Pto互作，并能引起N.bentharniana的HR反应。由此可见，AvrPtoB的N端是其与Pto互作所必需的。AvrPtoB的C端(308～533)具有CDS(celldeath suppressor)的活性，能够抑制寄主植物的PCD反应。同时其还具有的GINP结构域，虽然对于AvrPtoB—Pto的互作没有影响，但会影响Pto引起的HR反应。Kim等构建GINP位点突变体发现，AvrPtoB C末端的44个氨基酸对于抑制细胞程序性坏死反应是必须的，当突变该44个氨基酸，AvrPtoB突变体就会引起，N.bentharniana上的程序性坏死反应，这种PCD反应的获得表明AvrPtoB的CDS活性能够抑制Pto引起的PCD反应。
4．3 avrPtoB的分类地位
avrPtoB与virPphA是同源基因，它们同属于HopAB基因家族的不同亚族群，其核酸有70％的序列一致性，氨基酸有52％的一致性。HopAB基因家族包括3个亚组群HopABl、HopAB2和HopAB3，分别代表基因virPphA、avrPtoB和hop-PrnaL。其中，virPphA是P.syringae pv.phaseolicola(Pph)的毒性基因。
4．4 avrPtoB的功能
在抗病番茄中，AvrPtoB像AvrPto一样，在Prf存在的情况下，能够和抗病蛋白Pto互作，引起HR反应。
在感病番茄中，AvrPtoB是PCD的抑制因子，能够抑制PCD反应，促进细菌的生长。研究发现，转化AvrPto和Pto到N.benthamiana中，能够引起HR反应；因此，人们推测当AvrPtoB和Pto在N.benthamiana中共表达的时候，也应该能够看到HR反应，然而结果却发现，AvrPtoB和Pto共表达时没有发现基于HR的PCD反应，而是引起感病反应。前人研究发现avrPtoB的同源基因vir—PphA能够抑制基于HR的PCD反应。因此推测avrPtoB也具有此功能，即Pto识别AvrPtoB，而AvrPtoB抑制PCD反应。进一步研究发现，AvrPtoB不仅抑制Pto介导的PCD，还抑制抗病蛋白Cf9和小鼠蛋白Bax介导的PCD以及酵母的PCD。由此可见，AvrPtoB可能作用于真核生物PCD的一个保守因子，从而抑制PCD反应。
（科教范文网http://fw.nseac.com） AvrPtoB N端的307个氨基酸具有识别Pto和介导Pto抗病的功能，C末端具有CDS活性，该CDS活性与病原菌致病性有关。RG-ptoll是Pto基因突变的番茄品种，当接种野生型DC3000至RG-ptoll，能够引起番茄细菌性斑点病。DC3000：rout5是C末端缺失的avrPtoB突变体，接种其到RG-ptoll的植株上，却引起HR反应。当转入含有完整avrPtoB的质粒到该突变体中，就会恢复DC3000：mut5对RG-ptoll的致病性。由此可见，AvrPtoB的CDS活性的丧失会令宿主获得对Pst DC3000的免疫性，而重新获得CDS活性又会使宿主感病。因此，CDS的活性与病原菌的致病性有关，AvrPtoB的C末端能够抑制基于HR的PCD反应。
基于以上实验现象，推测AvrPtoB的CDS区可能和另一个隐性抗病基因Rsb(resistenee sup—pressed by the AvrPtoB C-terminus)互作，Rsb基因还可能是Pto基因家族成员之一。因此，avrP—toB能够识别2个抗病基因：Pto和Rsb。在表达Pto和Rsb的番茄中，还可能存在一个T因子，该因子能够增强AvrPtoB—Pto或AvrPtoB—Rsb引起的免疫反应，抑制CDS活性。所推测的作用机制如下：a.存在T因子的情况下，R蛋白虽然识别AvrP—toB的CDS区，但是T因子和R蛋白能够联合抑制AvrPtoB的CDS活性，从而引起HR反应。如：在存在T因子、表达Pto和Rsb的抗病番茄中，T因子和Pto能够抑制AvrPtoB的CDS活性，从而引起基于HR的PCD反应．b.缺失T因子的情况下，R蛋白能够识别CDS区，同时CDS抑制了R蛋白介导的PCD反应。如：N.benthamiana表达Pto和Rsb却缺失T因子，不能抑制CDS活性，因而AvrPtoB抑制Pto和Rsb介导的基于HR的PCD反应，使烟草感病；c.存在T因子却缺失R蛋白的情况下，T因子不能和R蛋白一起抑制CDS因子的CDS活性，因而CDS因子抑制其他因子引起的HR反应。如：RG-ptoll不能正确表达Pto，而抑制AvrPtoB的CDS活性需要T因子和Pto的共同作用，因而AvrPtoB的CDS活性能够抑制Rsb介导的PCD反应，使植物感病。
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5 无毒基因avrPto和avrPtoB区别
虽然avrPto和avrPtoB都是Pst的无毒基因，但是无论从核苷酸水平还是氨基酸水平它们都具有很大差异。avrPto仅在假单胞属中发现，而avrP—toB广泛存在于4个属中；avrPto编码18ku蛋白质，而avrPtoB编码59ku的蛋白质；它们虽然在蛋白质的N末端和C末端序列具有相似性，但是AvrPtoB的N端缺乏十四烷基结构域。
AvrPto和AvrPtoB在感病植物上引起的症状不尽相同，AvrPtoB在感病番茄或者是烟草上，不能够引起严重的泛黄和坏死，而AvrPto可以。因此，AvrPto和AvrPtoB虽然都作为毒性因子，它们的靶标却可能不同。可以看出，AvrPto和AvrPtoB都能够与Pto互作，但是它们可能还需要其他一些不同的宿主蛋白参与下游细胞信号转导。
AvrPto—Pto互作方式和AvrPtoB—Pto互作方式相似，但是也存在不同之处，研究发现构建的2个Pro突变体能够破坏AvrPtoB—Pto的互作，但是却不能破坏AvrPto—Pto的互作，这就表明2个无毒蛋白与Pto的结合位点不同。
AvrPto和AvrPtoB都存在GINP的保守结构域，但是功能可能不同。AvrPto蛋白的GINP结构域位于亲水性的Ω环上，可能参与AvrPto—Pto互作，突变AvrPto的GINP结构域，就会破坏其与Pto的互作。然而，AvrPtoB的GINP结构域不参与AvrPtoB—Pto互作，却可能参与Pto介导的HR反应，AvrPtoB的GINP突变体使AvrPtoB—Pto互作能力减弱，但不会完全破坏其互作。
6 结束语 AvrPto和AvrPtoB都能够在Pto表达的抗病番茄中引起HR反应，AvrPto能够抑制非宿主病原菌引起的HR反应，AvrPtoB在Pto缺失的番茄中，能够抑制PCD反应。可见，它们同时具有无毒功能和毒性功能，在表达Pto的植物中，表现无毒功能，与Pto互作，引发植物防御反应；而在缺失Pto的植物中，具有毒性功能，促进细菌的生长。
（转载自中国科教评价网www.nseac.com ）
对无毒基因的研究不仅可以了解抗病基因作用过程中信号识别与传导，了解病原物与植物的互作机制，同时还对认识植物的感病性，抗病性以及植物防御反应都具有重要意义。
