拟南芥LS045突变体的抗病性研究.pdf

摘要

植物在生长发育过程中会受到多种生物与非生物胁迫，因此进化出复杂的防御系统

保护自身免受伤害，而病原菌的侵染是限制植物生长发育的生物胁迫之一，也对农作物

的生产带来极大的影响，通过提高作物对病原菌的抵抗力从而提高农作物的质量和产量

是农业生产中迫切需要解决的问题。生长素响应因子（Auxinresponsefacter，ARF）是

转录因子家族之一，参与调控植物生长发育的多个方面，包括植物的胁迫反应。本论文

以前期工作中分离的抗病突变体LS045（arf2-9）为线索，探究ARF2基因参与拟南芥对

丁香假单胞菌番茄致病变种DC3000（Pseudomonassyringaepv.tomatoDC3000，Pst

DC3000）抗性的生理和分子机制。主要研究结果如下：

1.arf2突变体对病原菌PstDC3000抗性水平提高

为证实ARF2基因的突变效应，自ABRC种子库获得并鉴定ARF2功能缺失突变体

arf2-5。受PstDC3000侵染后，arf2-5和arf2-9均表现为耐受性增强，其病斑面积显著

低于WT；对WT、arf2-5和arf2-9突变体受侵染前后的叶绿素含量进行测定，显示WT

的叶绿素含量的下降比（即失绿程度）显著高于arf2-5和arf2-9突变体；细菌计数表明

arf2-5和arf2-9突变体受侵染后叶片细菌含量显著低于WT；台盼蓝染色分析表明，arf2-

5和arf2-9突变体受侵染后的死细胞数目显著低于野生型；DAB和NBT染色分析表明，

arf2-5和arf2-9突变体叶片中过氧化氢（HO）和超氧阴离子自由基（O.-）的积累减

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少，说明arf2突变体清除活性氧的能力增强，从而保护细胞免受氧化损伤；此外，受侵

染后arf2-5和arf2-9突变体叶片细胞中的胼胝质沉积增加。以上结果表明，ARF2基因

在拟南芥对PstDC3000的抗病性反应中起负调控作用。

2.arf2突变体的抗病性反应可能与PDF2.1基因表达的上调有关

实时荧光定量PCR结果显示，arf2突变体植株中植物防御素基因PDF1.2和PDF2.1

的表达量显著上调；野生型植株中PDF2.1的表达受PstDC3000诱导。筛选和鉴定了

PDF2.1的突变体，获得纯合突变体pdf2.1-2和pdf2.1-3。侵染实验发现pdf2.1-2和pdf2.1-

3突变体对PstDC3000更敏感，其病斑面积显著高于WT；叶绿素含量测定实验发现，

pdf2.1-2和pdf2.1-3突变体受PstDC3000侵染后的失绿程度显著高于WT；台盼蓝染色

结果显示pdf2.1-2和pdf2.1-3突变体被侵染后的死细胞数目显著高于WT。以上结果支

I

持PDF2.1为植株对PstDC3000的抗性反应的正调节因子；arf2突变体的抗病性与

PDF2.1基因的异常表达有关。

3.arf2突变体对PstDC3000的抗性可能与其叶片的厚度和硬度改变有关

利用扫描电子显微镜和质构分析仪对arf2-9和pdf2.1-3突变体的叶片性状进行分

析，结果表明，arf2-9突变体和pdf2.1-3突变体的叶片表皮毛密度与野生型相比没有显

著差异；arf2-9突变体的叶片厚度显著高于WT，pdf2.1-3突变体的叶片厚度明显低于

WT；arf2-9突变体的叶片硬度显著高于WT，但pdf2.1-3突变体的叶片硬度与WT无显

著差异。推测arf2-9突变体对PstDC3000的抗性可能与其叶片的厚度和硬度改变有关，

ARF2可能通过PDF2.1调控叶片厚度。

4.ARF2