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大丽轮枝菌毒素对棉花悬浮细胞NO和H_2O_2的产生和GST基因表达的影响

科学通报 2007年第8期52卷 911-917页

作者：贾芝琪袁海永李颖章中国农业大学生物学院植物生理学与生物化学国家重点实验室北京100094

一氧化氮(NO)和过氧化氢(H2O2)是重要的信号分子,参与调控植物的各种生理过程,特别是在诱导植物防卫基因表达中有重要作用.本文主要研究NO和H2O2是否参与棉花抗大丽轮枝菌毒素(VD-toxins)的抗性反应以及其对GST基因表达的调控作用.结果... 详细信息

一氧化氮(NO)和过氧化氢(H2O2)是重要的信号分子,参与调控植物的各种生理过程,特别是在诱导植物防卫基因表达中有重要作用.本文主要研究NO和H2O2是否参与棉花抗大丽轮枝菌毒素(VD-toxins)的抗性反应以及其对GST基因表达的调控作用.结果表明,NO和H2O2信号参与棉花细胞抗大丽轮枝菌毒素的信号途径,从而诱导抗性反应.NO和H2O2信号可能协同作用,但不相互依赖.GST基因在棉花悬浮细胞抗大丽轮枝菌毒素抗性反应中起重要作用.NO对GST基因表达的调控不依赖H2O2,H2O2对GST基因表达的诱导作用更强.

关键词：一氧化氮过氧化氢大丽轮枝菌毒素棉花悬浮细胞 GST基因

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内源cAMP调控拟南芥响应大丽轮枝菌毒素作用信号转导过程的实验证据

内源cAMP调控拟南芥响应大丽轮枝菌毒素作用信号转导过程的实验证...

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作者：姜晶中国农业大学

学位级别：博士

环化单磷酸腺苷(adenosine 3\',5\'-cyclic monophosphate,cAMP)是原核生物与动物中的重要第二信使,但迄今尚无明确实验证据证明高等植物细胞中是否也存在cAMP信号转导系统.已有研究表明,cAMP参与了植物响应病原侵染的超敏性反... 详细信息

环化单磷酸腺苷(adenosine 3\',5\'-cyclic monophosphate,cAMP)是原核生物与动物中的重要第二信使,但迄今尚无明确实验证据证明高等植物细胞中是否也存在cAMP信号转导系统.已有研究表明,cAMP参与了植物响应病原侵染的超敏性反应(hypersensitive reaction,HR).水杨酸(salicylic acid,SA)是植物产生超敏性反应和系统性获得抗性反应(systemic acquired reaction,SAR)过程的重要信号分子,但SA合成的上游分子调控机制尚不清楚.该论文工作最初假设,植物内源cAMP可能作为第二信使而参与植物响应病原侵染或病原分泌毒素诱导的信号转导过程,其下游可能是通过植物体内的SA而介导进一步的信号传递过程.论文的实验工作计划及实施主要是围绕证明这一理论假设的正确与否而展开的.论文工作首先建立了拟南芥(Arabidopsis thaliana)与大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)或其分泌毒素互作的实验体系,利用该体系证明cAMP和SA都参与了拟南芥响应大丽轮枝菌侵染或其毒素诱导的信号传递过程.外源cAMP和SA分别具有增强野生型拟南芥对大丽轮枝菌毒素侵害的抗性,但外源cAMP却不能诱导体内缺失SA的转基因拟南芥植株nahG(该基因编码水杨酸羟化酶,将SA水解为儿茶酚使植物体内不能积累SA)产生抗病反应.对拟南芥体内SA的测定分析结果证明,在培养基中加入毒素、cAMP、腺苷酸坏化酶(adenylyl cyclase,AC)激活剂forskolin时均能引起拟南芥内源SA含量的显著增加,而其中又以外加cAMP的作用最强;而外加AC抑制剂DDA则显著降低拟南芥内源SA的水平.利用酶免疫分析法测定拟南芥内源cAMP水平的实验结果表明,外加病原分泌毒素处理在几分钟内即引起拟南芥体内cAMP含量的显著变化,而且cAMP水平的变化表现为有规律的振荡式变化;而未加毒素处理的拟南芥的内源cAMP含量则未发生明显变化.上述结果表明,在拟南芥响应大丽轮枝菌侵染或其毒素诱导的信号转导途径中,拟南芥内源cAMP含量发生变化可能是上游信号转导过程中的重要步骤,cAMP信使通过调控下游SA信号物质的水平而进一步传递病原侵染或毒素诱导的信息.综合论文研究工作的实验及分析结果得出以下结论:拟南芥中存在合成cAMP的AC酶及与cAMP信使系统相关的信号分子;拟南芥体内的cAMP信使系统参与了拟南芥响应大丽轮枝菌侵染或其毒素诱导的信号转导过程;拟南芥内源cAMP通过调控下游SA信号物质的水平而进一步传递病原侵染或毒素诱导的信息,最终反映为植物的感病或抗病性状的表现.论文工作结果为植物体内存在cAMP信使系统提供了较为直接的实验证据.

关键词：拟南芥大丽轮枝菌毒素 cAMP SA 腺苷酸环化酶

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大丽轮枝菌毒素对拟南芥悬浮细胞微丝骨架的影响

大丽轮枝菌毒素对拟南芥悬浮细胞微丝骨架的影响

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中国植物生理学会第九次全国会议

作者：袁海永李颖章中国农业大学生物学院植物生理学与生物化学国家重点实验室中国农业大学生物学院植物生理学与生物化学国家重点实验室

本实验用大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)毒素(VD-toxin)处理columbia野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana)悬浮细胞,用tritc-phalloidin标记悬浮细胞的微丝,观察VD-toxin对细胞微丝骨架的影响。观察微丝所用共聚焦激光扫描显微镜为ZEISS LSM 510 META。用VD-toxin(浓度为1%(V/V))处理继代培养2-3d的悬浮细胞,分别在处理后0、1.5、3、8、15和36h观察悬浮细胞微丝骨架的变化,并用胎盘蓝试剂确定细胞的死亡情况。在未经处理前,悬浮培养细胞的体积有大、中、小三种不同的类型,观察其细胞微丝骨架的分布也表现有不同:两端锐化的纺锤形大细胞,膜下较稀疏的微丝与长轴垂直呈环状或螺旋状;两端未锐化的长形大细胞,膜下微丝与长轴平行且呈直线状;中等体积细胞,其形态

关键词：微丝骨架悬浮细胞拟南芥大丽轮枝菌毒素

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棉花愈伤组织细胞对大丽轮枝菌毒素(VD-toxin)抗性反应的超微结构观察

棉花愈伤组织细胞对大丽轮枝菌毒素(VD-toxin)抗性反应的超微结构...

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中国植物生理学会全国学术年会暨成立40周年庆祝大会

作者：郑晓华李颖章中国农业大学生物学院植物生理生化国家重点实验室中国农业大学生物学院植物生理生化国家重点实验室

植物防卫反应的细胞学研究是从细胞水平揭示植物与病原物互作机制的基础。棉花黄萎病是由土壤真菌大丽轮枝菌（Verticillium dahliae Kleb）引起的,大丽轮枝菌产生的轮枝孢毒素（VD-toxin）是致病主要因子。在已建立的棉花愈伤组织与大... 详细信息

植物防卫反应的细胞学研究是从细胞水平揭示植物与病原物互作机制的基础。棉花黄萎病是由土壤真菌大丽轮枝菌（Verticillium dahliae Kleb）引起的,大丽轮枝菌产生的轮枝孢毒素（VD-toxin）是致病主要因子。在已建立的棉花愈伤组织与大丽轮枝菌毒素互作的实验体系中证实,大丽轮枝菌毒素对棉花愈伤组织细胞的正常代谢有多方面影响。在毒素诱导下,不同品种棉花愈伤组织细胞中的苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶、几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶、抗坏血酸过氧化物酶、过氧化氢酶等多种酶活性变化明显不同;不同品种棉花愈伤组织细胞内PR蛋白（pathogenesis-related protein）的积累也不同。为了进一步阐明棉花愈伤组织细胞对大丽轮枝菌毒素的抗性反应机制,我们对不同品种棉花愈伤组织细胞在大丽轮枝菌毒素处理后的超微结构变化进行观察。选取抗黄萎病品种BD18和感病品种泗棉3号两个棉花（Gossypium hirsutum L.）品种,切取棉花无菌苗下胚轴,在诱导培养基上(1/2 MS+IAA 0.2mg·L,2,4-D 0.1mg·L,KT 0.1mg·L)诱导产生愈伤组

关键词：大丽轮枝菌毒素棉花愈伤组织抗性反应微结构 VD-toxin

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棉花悬浮细胞系与棉花黄萎病菌(verticillium dahliae)毒素互作早期反应及相关防卫反应的应答

棉花悬浮细胞系与棉花黄萎病菌(verticillium dahliae)毒素互作早...

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作者：吴蔼民南京农业大学

学位级别：硕士

该文研究棉花下胚轴放置于MS无机盐加B5有机物及激素浓度为***/mL2,4-D、KT和IAA的培养基上诱导愈伤组织的效果最好.当胚性愈伤在MS无机盐、B5有机物0.5ug/mL2,4-D、kT液体培养基中,26℃、150r·min<\'-1>、暗培... 详细信息

该文研究棉花下胚轴放置于MS无机盐加B5有机物及激素浓度为***/mL2,4-D、KT和IAA的培养基上诱导愈伤组织的效果最好.当胚性愈伤在MS无机盐、B5有机物0.5ug/mL2,4-D、kT液体培养基中,26℃、150r·min<\'-1>、暗培养.可以获得良好的悬浮细胞系,并且棉属两个品种常抗棉和泗棉3号之间差异不大.以棉花抗性品种常抗棉、感病品种泗棉3号悬浮细胞与10ug/ml大丽轮枝菌Vl51和DF17毒素互作为体系,研究棉花细胞与毒素互作的早期反应及相关防卫反应应答.

关键词：棉花品种大丽轮枝菌毒素互作早期反应防卫反应

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VD-toxins与拟南芥互作过程中NO信号和微管骨架动态的研究

VD-toxins与拟南芥互作过程中NO信号和微管骨架动态的研究

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作者：侍福梅中国农业大学

学位级别：博士

本实验以大丽轮枝菌毒素(Verticillium dahliae toxins，VD-toxins)和模式植物拟南芥为材料，研究VD-toxins与拟南芥互作过程中，一氧化氮(NO)信号和微管骨架的动态变化及两者的相互关系，为了解VD-toxins的信号转导途径及寄主植物与大... 详细信息

本实验以大丽轮枝菌毒素(Verticillium dahliae toxins，VD-toxins)和模式植物拟南芥为材料，研究VD-toxins与拟南芥互作过程中，一氧化氮(NO)信号和微管骨架的动态变化及两者的相互关系，为了解VD-toxins的信号转导途径及寄主植物与大丽轮枝菌的互作机理奠定基础。 NO作为一种信号分子参与植物与病原菌的互作已经被普遍承认。但是有关NO的来源，尤其是植物与病原菌互作中的NO来源仍然存在争议。我们利用confocol，采用DAF-2DA荧光探针标记NO，对VD-toxins诱导拟南芥野生型、Atnosl和nia1，nia2突变体中NO的变化过程进行研究。结果发现：Atriosl突变体和野生型在VD-toxins的作用下有NO的快速爆发，且两者爆发的动力学特征曲线相似;而nia1，nia2突变体中只检测到弱的NO荧光。外加NO合成抑制荆处理的结果表明，硝酸还原酶(NR)的抑制剂完全阻断VD-toxins诱导的NO爆发，而一氧化氮合酶(NOS)抑制剂只能部分的减弱VD-toxins诱导的DAF-2DA荧光。进一步利用磺胺染色法分析VD-toxins对NR活性的影响，结果发现：VD-toxins诱导Atnosl突变体中NR活性升高9.3倍;VD-toxins诱导野生型拟南芥中NR活性升高5.5倍：而nia1，nia2突变体中NR活性在VD-toxins处理前后没有明显变化。以上结果表明，VD-toxins处理能够强烈诱导拟南芥产生NO，并且NO的产生主要来源丁NR途径，NOS途径是NO产生的次要途径。植物细胞对外界生物或非生物的胁迫做出反应时，微管骨架动态转变，这对植物本身具有重要的意义。我们利用confocol观察GFP标记tubulin的拟南芥野生型和Atnosl突变体，在VD-toxins处理前后微管骨架的动态变化。结果发现：VD-toxins处理引起拟南芥叶片表皮细胞的微管骨架发生解聚，解聚程度随处理时间的延长而加剧;且Atnosl突变体的微管解聚程度比野生型的更剧烈。药理学分析发现：外加NO的吞噬剂(cPTIO)和1NR的抑制剂(Tungstate)处理可以减弱VD-toxins对微管骨架的破坏作用;但微管的解聚剂(Oryzalin)和稳定剂(Taxol)不影响VD-toxins诱导的NO爆发。这些结果表明，VD-toxins处理能诱导微管骨架发生动态改变，且微管的动态改变受NO信号的调控。 PR-1基因(编码病程相关蛋白)的表达是植物防卫反应的标志性特征。为了分析拟南芥抗VD-toxins的反应中NO信号和微管骨架的动态变化与防卫反应间的作用关系，我们利用Real timePCR的技术分析了VD-toxins及相关药物作用下PR-1基因的差异表达。结果发现：VD-toxins诱导PR-1基因的表达急剧上调，其中Atnosl突变体增加190倍，野生型增加133倍：在VD-toxins处理的同时，分别加入NO的吞噬剂以及微管的稳定剂(Taxol)均降低VD-toxins诱导的PR-1基因的转录水平。综上所述，我们认为，在VD-toxins与拟南芥的互作中，VD-toxins处理能诱导内源NO的大量释放、微管骨架的动态变化和IPR-1基因表达增强，且三者之间存在密切关系。可能的作用机制是：VD-toxins诱导的内源NO的释放是早期的信号分子，微管骨架作为信号的中间体能够感受NO信号，并通过其解聚和聚合的动态变化传递信号，激活下游的PR-1基因的表达，进而启动植物的防卫反应。

关键词：拟南芥大丽轮枝菌毒素一氧化氮微管骨架病原菌

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VD-toxin作用下拟南芥悬浮细胞微丝骨架和核仁的变化

VD-toxin作用下拟南芥悬浮细胞微丝骨架和核仁的变化

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作者：袁海永中国农业大学

学位级别：硕士

植物细胞对外界生物或非生物的胁迫做出反应时,微丝骨架起了重要的作用。但是对于处于病原攻击的植物细胞中的微丝动态变化还研究不多,特别是当细胞受到的是非物理性攻击时,其微丝骨架的动态变化还不为人了解。本研究报道了大丽轮枝菌... 详细信息

植物细胞对外界生物或非生物的胁迫做出反应时,微丝骨架起了重要的作用。但是对于处于病原攻击的植物细胞中的微丝动态变化还研究不多,特别是当细胞受到的是非物理性攻击时,其微丝骨架的动态变化还不为人了解。本研究报道了大丽轮枝菌毒素诱导下拟南芥悬浮细胞中微丝骨架的动态变化。细胞在低浓度大丽轮枝菌毒素作用下,细胞中的微丝骨架从细胞膜下到核周围陆续被降解,但随后膜下周质微丝骨架可自动恢复。表明,核周微丝可能比周质微丝对毒素的作用抗性更强。当细胞用高浓度毒素处理时,细胞中的微丝骨架被破坏的速度更快,而且微丝骨架不能自动恢复。除微丝骨架发生变化外,高浓度毒素处理的细胞核中核仁也出现了变化:在处理早期,细胞核有一个较大的并且是环状的核仁,颜色较淡;在后期一个细胞核里面出现两个以上的较小的核仁,并且随着时间的推移,核仁的亮度和数目逐渐增加。在核仁能够看见以前,即核仁开始着色以前将毒素除去,可以使已经破坏的周质微丝骨架恢复过来。这些结果说明,微丝骨架参与了拟南芥悬浮细胞针对大丽轮枝菌毒素的抗性反应,并且在其中起了重要的作用,而核仁的变化也可能是受到大丽轮枝菌毒素侵袭的细胞的特性,这种核仁的变化伴随着细胞的死亡。这种类型的细胞死亡可能是程序性死亡。

关键词：拟南芥悬浮细胞大丽轮枝菌毒素微丝骨架核仁

来源：评论

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