植物荷爾蒙訊息傳遞路徑在葵百合LsGRP1介導植物防禦灰黴病之角色

The roles of phytohormone signaling pathways in LsGRP1-mediated plant defense against gray mold

陳廷瑋(Ting-Wei Chen)

指導教授 ： 陳昭瑩

國立臺灣大學/生物資源暨農學院/植物病理與微生物學研究所/碩士(2020年)

https://doi.org/10.6342/NTU202000350

摘要

植物在受到病原菌等外在刺激時會發生許多生理上的變化，其訊息傳遞的過程常受到植物荷爾蒙的調控，已知水楊酸、茉莉酸、乙烯、離層酸等都可能對植物的抗性造成影響，而本實驗室於過去的研究中，也得知了水楊酸的處理會提升葵百合對灰黴病菌(Botrytis elliptica)的抗性並增加防禦相關蛋白LsGRP1的表現。為了進一步得知葵百合受到B. elliptica感染時各種植物荷爾蒙所扮演的角色，利用實驗室前人所建構的葵百合轉錄體資料庫，根據與荷爾蒙相關基因相似度高的contigs設計引子，自葵百合cDNA中選殖300~700鹼基對的序列構築至菸草脆裂病毒(tobacco rattle virus, TRV)載體，以用於病毒誘導基因靜默(virus-induced gene silencing, VIGS)試驗。經由在葵百合中ICS1、ETR1、MPK6及EIN3同源性序列的VIGS及接種測試，可於LsICS1 (AtICS1 homolog)、LsETR1 (AtETR1 homolog)、LsMPK6 (AtMPK6 homolog)及LsEIN3 (AtEIN3 homolog)靜默的植株上觀察到對B. elliptica之感病性有提升的現象，其中LsICS1及LsEIN3靜默亦會降低接種前百合葉片中的LsGRP1表現量。另一方面，在阿拉伯芥LsGRP1轉殖株上的實驗顯示AtETR1和AtMPK6靜默並不影響LsGRP1介導之阿拉伯芥對Botrytis cinerea的抗性，而AtICS1靜默的LsGRP1-7植株則抗性明顯下降。綜合這些結果推知LsGRP1有助於百合對B. elliptica的抗性，其在百合中的表現需要水楊酸及乙烯訊息傳遞路徑共同調控；並推測在阿拉伯芥上，LsGRP1介導的抗病性需AtICS1所導致的水楊酸累積。

關鍵字

植物荷爾蒙 ； 植物防禦路徑 ； Botrytis elliptica ； LsGRP1 ； 葵百合 ； 病毒誘導基因靜默 ； Arabidopsis ； Botrytis cinerea

並列摘要

Perception of pathogen by plants triggers metabolic reprograming in response to pathogens, in which phytohormones are involved in signal transduction. In previous report, it is known that salicylic acid treatment improves resistance against Botrytis elliptica and increases expression of LsGRP1 in Lilium cultivar Star Gazer. To understand the role of phytohormones in the interaction between Lilium ‘Star Gazer’ and B. elliptica, sequences of length about 300 bp to 700 bp derived from putative ICS1, ETR1, MPK6 and EIN3 of Lilium ‘Star Gazer’ were amplified and constructed into tobacco rattle virus (TRV) vector for virus-induced gene silencing (VIGS) assay. Based on the reports in Arabidopsis and the transcriptome database of Lilium ‘Star Gazer’, LsICS1 (AtICS1 homolog), LsETR1 (AtETR1 homolog), LsMPK6 (AtMPK6 homolog) and LsEIN3 (AtEIN3 homolog) were selected for the VIGS assay in Lilium ‘Star Gazer’. The results showed all these VIGS constructs conducted a higher susceptibility to B. elliptica, and silencing of LsICS1 and LsEIN3 result in lower LsGRP1 expression level. In Arabidopsis, silencing of AtETR1 and AtMPK6 didn’t alter the resistance to Botrytis cinerea in LsGRP1 transgenic plants whereas silencing of AtICS1 compromised LsGRP1-mediated resistance against B. cinerea. These results suggest that expression of LsGRP1 in Lilium depends on both salicylic acid and ethylene signaling pathways and salicylic acid accumulation is essential for LsGRP1-mediated resistance against B. cinerea in Arabidopsis.

並列關鍵字

Phytohormones ； plant defense pathway ； Botrytis elliptica ； LsGRP1 ； Lilium ‘Star Gazer’ ； virus-induced gene silencing (VIGS) ； Arabidopsis ； Botrytis cinerea

參考文獻

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