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亚硝基谷胱甘肽还原酶 GSNOR1正调控植物对疫霉菌的抗性
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引用本文:刘杏芍,宋斯雨,高贤贤,单卫星,强晓玉.亚硝基谷胱甘肽还原酶 GSNOR1正调控植物对疫霉菌的抗性[J].西北农业学报,2020,30(10):1457~1471
DOI:10.7606/j.issn.1004-1389.2020.10.002
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作者单位
刘杏芍,宋斯雨,高贤贤,单卫星,强晓玉 (1.西北农林科技大学 农学院陕西杨凌 7121002.西北农林科技大学 植物保护学院陕西杨凌 712100) 
基金项目:国家自然科学基金(31872657);国家重点研发计划子课题(2017YFD0200602-2);西北农林科技大学引进人才科研启动项目(Z111021309)资助。
中文摘要:疫霉属( Phytophthora)卵菌引致马铃薯晚疫病等作物灾难性病害,严重威胁作物的可持续生产。由于病菌毒性变异,导致品种抗病性丧失问题突出。因此,挖掘植物广谱和持久抗病基因,并探索其在抗病育种中的有效利用具有重要的科学意义。亚硝基谷胱甘肽还原酶1(GSNOR1)是植物氮信号通路中高度保守的关键还原酶,其参与调节r基因介导的植物抗性和非寄主抗性。然而, GSNOR1参与抗疫霉菌的免疫功能和作用机理尚不清楚。本研究中,借助拟南芥与寄生疫霉菌互作的模式体系,首先发现拟南芥T-DNA插入突变体 gsnor1-3对寄生疫霉菌呈现感病表型。进一步利用病毒诱导的基因沉默(VIGS)降低烟草叶片中 GSNOR1同源基因的表达量,在此基础上,通过抗病表型分析以及一系列抗性相关功能的检测,结果表明,沉默本氏烟草 GSNOR1同源基因能够在寄生疫霉菌侵染植物的过程中削弱植物体内的活性氧(ROS)迸发、病程相关基因(PR genes)的诱导表达以及MAPK信号转导,从而增强了植物对疫霉菌的感病性。本研究揭示了植物 GSNOR1对疫霉菌具有高度保守的抗性功能,并初步解析了 GSNOR1正调控植物抗疫霉菌的作用机理,为进一步探索 GSNOR1在马铃薯抗晚疫病中的功能及其在抗病育种中的有效利用奠定了重要的理论 基础。
中文关键词:亚硝基谷胱甘肽还原酶  寄生疫霉菌  本氏烟草  拟南芥  马铃薯晚疫病
 
Nitroso Glutathione Reductase GSNOR1 for Positive Regulation of Plant Resistance against Phytophthora
Abstract:Oomycetes, especially Phytophthora, cause devastating crop diseases such as potato late blight caused by P.infestans. To conquer the disease , it is of great significance to explore the plant resistance mechanism and identify novel factors for resistance breeding.Nitroso glutathione reductase 1(GSNOR1) is a highly conserved reductase in plant nitric oxide signaling, which involves in regulating r-gene mediated resistance and non-host resistance. However, its potential function and mechanism in resistance against Phytophthora remain unclear. In this study, the resistance phenotypic analysis on Arabidopsis T-DNA insertion mutant atgsnor1-3 was used to determine the positive regulation of AtGSNOR1 in resistance to P.parasitica. Furthermore, by exploiting tobacco rattle virus(TRV) for virus-induced gene silencing(VIGS),the Nicotiana benthamiana plants with reduced GSNOR1 homolog levels was used, we demonstrated that silencing of GSNOR1 homolog in N.benthamiana enhances plant susceptibility, accompanied with the suppression of reactive oxygen species(ROS) production, induction of PR genes and MAPK signaling upon infection by P.parasitica. This study revealed the highly conserved function and mechanism of GSNOR1 in plant resistance against Phytophthora, which facilitated further exploration and potential application of GSNOR1 inbreeding of potatolate blight disease resistance.
keywords:GSNOR  Phytophthora parasitica  Nicotiana benthamiana  Arabidopsis  Potato late blight
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