植物系統(tǒng)獲得抗病性(sar)及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

1、植物系統(tǒng)獲得抗病性(sar)及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 陳天洲tzchen摘要本文主要闡述了植物系統(tǒng)性活的抗性(sar)中的信號(hào)分子及信號(hào)傳導(dǎo)途徑的研究進(jìn)展。主要介紹了水楊酸(salicylic acid， sa)與茉莉酸(jasmonate， ja)誘導(dǎo)的信號(hào)途徑及其在sar中的作用。并對(duì)今后這一領(lǐng)域的研究進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞： sar； 水楊酸； 茉莉酸；信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)1 植物系統(tǒng)性獲得抗性植物對(duì)病原菌感染的反應(yīng)最初表現(xiàn)為感染部位細(xì)胞迅速而局部性的死亡，稱過(guò)敏反應(yīng)(hypersensiytive response， 簡(jiǎn)稱hr)。hr是植物細(xì)胞的一種程序性死亡(programmed cell d

2、eath， pcd)1。通過(guò)感染部位的細(xì)胞的主動(dòng)死亡， 致使局部組織脫水，從而切斷病原菌的營(yíng)養(yǎng)供給，使病原菌限制在局部感染區(qū)不再擴(kuò)展。一般而言，過(guò)敏反應(yīng)定義為宿主細(xì)胞在病原菌攻擊后24h內(nèi)的局部快速壞死反應(yīng)。與此局部反應(yīng)相關(guān)，過(guò)幾天到1周時(shí)間，被感染植物產(chǎn)生新的抗性，并對(duì)病原菌的再次感染甚至對(duì)其它病原細(xì)菌、真菌、病毒和線蟲的感染， 均有很強(qiáng)的抗性，此抗性可擴(kuò)展到整個(gè)植株，通常稱為系統(tǒng)性獲得抗性(systemic acquired resistance， sar)2。sar的顯著標(biāo)志是：對(duì)病原菌有廣譜抗性以及病程相關(guān)(pathogenesis related， pr)蛋白的表達(dá)。prs是指在病理

3、和病理相關(guān)環(huán)境（環(huán)境脅迫，如病原侵染和某些化學(xué)制劑的應(yīng)用）下被誘導(dǎo)產(chǎn)生的蛋白3。sar是一種植物主動(dòng)防御機(jī)制，從發(fā)生過(guò)敏反應(yīng)到植物系統(tǒng)獲得抗性的產(chǎn)生，需要一系列信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)。系統(tǒng)獲得抗性是通過(guò)植物抗病基因(r)與病原微生物無(wú)毒基因(avr)的相互識(shí)別和相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的4。早年對(duì)植物與病原菌相互作用的遺傳研究表明， r基因編碼具有高度選擇性的受體來(lái)感知病原菌， 激活這些受體會(huì)打開信號(hào)途徑，引起寄主的防衛(wèi)反應(yīng)5。一種植物對(duì)某一種病原物的侵染會(huì)發(fā)生哪種反應(yīng)是由植物與病原物的親和性程度決定的。如果植物受到不親和的病原物的侵染就表現(xiàn)為免疫和抗病， 而受到親和的病原物的侵染時(shí)則表現(xiàn)為感病。植物與病原物不同程

4、度的親和能力是這兩類生物之間經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期協(xié)同進(jìn)化形成的。但是對(duì)于植物在最初感知病原菌侵襲和最終引起抗病反應(yīng)之間， 仍有許多具體環(huán)節(jié)不清楚。近些年來(lái)， 人們以模式植物擬南芥為材料， 在植物系統(tǒng)獲得抗性及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方面做了大量的工作， 已分離、鑒定出許多涉及植物抗病信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的突變體， 并且克隆了相應(yīng)的基因， 對(duì)植物抗病信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑逐漸有了比較清晰的認(rèn)識(shí)。2 誘導(dǎo)sar的內(nèi)源信號(hào)分子sar外源誘導(dǎo)物可以是真菌、細(xì)菌、病毒及各種激發(fā)子(elici信號(hào)分子或電信號(hào))， 在低濃度下這些誘導(dǎo)信號(hào)即可通過(guò)誘導(dǎo)某些植物內(nèi)源信號(hào)分子的產(chǎn)生而激活抗性機(jī)制。作為sar中的信號(hào)分子必須遵循以下原則: 由植物自身合成，

5、隨著病原物或害蟲的侵害而系統(tǒng)增加， 在植物體內(nèi)運(yùn)動(dòng)， 誘導(dǎo)有關(guān)防衛(wèi)蛋白和植物化合物， 并加強(qiáng)對(duì)病原物或害蟲的抗性6。目前研究鑒定的，大概有水楊酸、茉莉酸及其衍生物以及其他一些物質(zhì)。2.1水楊酸是sar 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的重要信號(hào)分子水楊酸(salicylic acid， sa)是一種小分子酚類物質(zhì)，它是許多r基因特異的植物系統(tǒng)性抗病反應(yīng)的一個(gè)重要信號(hào)分子， 涉及并參與植物的hr和sar反應(yīng)， 在植物的sar信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起著關(guān)鍵作用。sa作為sar信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的一種內(nèi)源信號(hào)分子，其作用已在煙草、黃瓜和擬南芥等植物中得到證實(shí)。在這些植物中，未感染病原物的植株體內(nèi)sa含量很低。感染病原物后，在感染植株的韌

6、皮部sa含量急劇增加， 所增加的內(nèi)源sa足以誘導(dǎo)pr蛋白的表達(dá)，并與sar建立密切相關(guān)7。sa在植物防衛(wèi)反應(yīng)中的作用，另有來(lái)自植物轉(zhuǎn)細(xì)菌nahg基因的證據(jù)。nahg 基因編碼水楊酸羥化酶， 可轉(zhuǎn)變sa為無(wú)生物活性的兒茶酚。轉(zhuǎn)nahg基因的植物不能積累sa ， 同時(shí)也不能誘導(dǎo)sar8。此外， 異分支酸合成酶（isochorismate synthase ， ics)和異丙酮酸鹽裂解酶(isochorismate pyruvate lyase， ipl)分別是細(xì)菌在轉(zhuǎn)化分支酸為sa兩步反應(yīng)中的2種酶。轉(zhuǎn)ics基因和ipl基因的煙草可持續(xù)合成sa(constitutive sa biosynthes

7、is， csa)， 其體內(nèi)sa和水楊酸葡糖苷的量比對(duì)照提高了5001000倍。csa植物持續(xù)表達(dá)pr蛋白，還增強(qiáng)了植物對(duì)病毒和真菌的抗性9。通過(guò)克隆和功能分析擬南芥防衛(wèi)相關(guān)基因(sid2)，證實(shí)異分支酸合成酶是植物防衛(wèi)反應(yīng)中sa合成所必需的10。大量證據(jù)表明，sa是植物sar信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑一個(gè)必要的內(nèi)源信號(hào)。2.2茉莉酸(jasmonate，ja)、茉莉酸甲酯(meja)和乙烯 ja和meja是植物自身生成的兩種環(huán)戊烷類化合物。ja由亞麻酸通過(guò)脂氧合酶(lox)介導(dǎo)的加氧過(guò)程形成的，lox是該合成途徑的關(guān)鍵酶和限速酶。在植物中， ja能以液體和氣體狀態(tài)自由地運(yùn)動(dòng)， meja是ja揮發(fā)性的衍生物。

8、penninckx等10研究發(fā)現(xiàn)，乙烯和茉莉酸在誘導(dǎo)擬南芥和煙草植株產(chǎn)生sar過(guò)程中起著重要作用。擬南芥植株下部葉片接種a. brassicicola后，在接種葉片及非接種葉片內(nèi)都積累防衛(wèi)素，并且茉莉酸含量增高。外源應(yīng)用茉莉酸甲酯可使植株積累防衛(wèi)素并產(chǎn)生sar，而不用茉莉酸甲酯處理的擬南芥突變株coil1接種后不積累防衛(wèi)素。同樣，外源應(yīng)用乙烯可以誘導(dǎo)擬南芥植株積累防衛(wèi)素，而不用乙烯處理的擬南芥突變株ein2接種后不積累防衛(wèi)素，也不能表現(xiàn)sar。2.3其他可能的信號(hào)分子此外，系統(tǒng)素，寡聚糖、脫落酸、多胺、有些脂肪酸也可刺激植物的某些生理生化反應(yīng)， 也能起信號(hào)分子的作用，但研究還不夠深入，在此不一

9、一介紹。在闡明sar的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)問(wèn)題上已積累了大量的工作，sa好象是這一過(guò)程的一種必要成份，目前大量的工作也是集中在sa上。3 sar的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)大量實(shí)驗(yàn)證明，jas、sa都可誘導(dǎo)和蛋白酶抑制物、營(yíng)養(yǎng)貯存蛋白、病原相關(guān)蛋白(prs)等蛋白的合成及其蛋白基因的表達(dá)11。在眾多的prs中，以煙草產(chǎn)生的prs 研究最為詳細(xì)，除了pr-1pr-5外又提出了pr-6pr-1112。prs主要分布在細(xì)胞間隙和液泡內(nèi)。一般來(lái)說(shuō)，酸性prs多分布在細(xì)胞間隙，堿性prs多分布在液泡中。sa能誘導(dǎo)煙草酸性pr-1，pr-2h和pr-5基因的表達(dá)。ja-me能誘導(dǎo)堿性pr-1基因的表達(dá)11。3.1sa信號(hào)感知和傳導(dǎo)機(jī)制

10、sa介導(dǎo)的植物抗病反應(yīng)是由一組復(fù)雜的植物保護(hù)機(jī)制被激活所至，因此，sa介導(dǎo)的保護(hù)反應(yīng)要有充足的高水平sa，以及有效的sa信號(hào)感知及傳導(dǎo)機(jī)制。不同的植物sar誘導(dǎo)有兩種不同的分子機(jī)制：植物存在有效的sa信號(hào)感知和傳導(dǎo)機(jī)制，但缺乏高水平的內(nèi)源sa，在病原菌感染后sa生物合成被誘導(dǎo)或激活，sa水平上升，激活信號(hào)傳導(dǎo)途徑；植物存在高水平的內(nèi)源sa，但缺乏有效的sa信號(hào)感知及傳導(dǎo)機(jī)制，病原菌可激活其sa信號(hào)感知和信號(hào)傳導(dǎo)，誘導(dǎo)sar建立12。3.1.1 sa作用受體sa 作為信號(hào)分子，首先要與受體結(jié)合，通過(guò)構(gòu)型變化激活胞內(nèi)有關(guān)酶的活性和蛋白質(zhì)磷酸化，形成第二信使，信號(hào)放大，最終通過(guò)對(duì)特殊基因的調(diào)節(jié)激發(fā)植

11、物防衛(wèi)反應(yīng)。圖1. sa充當(dāng)cat/apx的過(guò)氧化活性的單電子供體底物chen等鑒定出一種煙草的可溶性sa結(jié)合蛋白(sabinding protein ，sabp)，該蛋白與過(guò)氧化氫酶高度同源，具有過(guò)氧化氫酶活性。試驗(yàn)表明，sa與sabp結(jié)合后阻礙了過(guò)氧化氫酶活性，提高h(yuǎn)2o2水平，激活抗病相關(guān)基因表達(dá)。sa抑制過(guò)氧化氫酶活性是通過(guò)充當(dāng)cat/apx的過(guò)氧化活性的單電子供體底物來(lái)實(shí)現(xiàn)的（圖1）， 此過(guò)程中， cat/apx的氧化態(tài)過(guò)氧化氫酶中間體(復(fù)合體) 轉(zhuǎn)化為失活狀態(tài)的部分還原型中間產(chǎn)物(復(fù)合體)， 當(dāng)sa供應(yīng)一個(gè)電子到復(fù)合體， sa本身轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂苫?這種sa自由基能夠啟動(dòng)脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)

12、， 并能修飾其他大分子12。所以， sa可能是通過(guò)阻斷過(guò)氧化物酶的活性來(lái)提高植物對(duì)病害的抵抗力?；蛘哒f(shuō)生物和非生物因子， 通過(guò)sa的形成與積累激活了超氧化物歧化酶的活性， 從而提高了植物的抗病性13。1997年du和klessing 在煙草細(xì)胞膜上新分離出一種sa結(jié)合蛋白抗壞血酸氧化酶(sabp2)， 此受體與sa的親合力比sabp與sa的親合力大150倍， 因其與sa親合力高， 所以在距離被染部位較遠(yuǎn)的組織中，也可有效結(jié)合sa。 推斷sabp2更可能在sa的信號(hào)傳導(dǎo)中起作用， 也可能在sa運(yùn)輸和代謝中起作用14。葉綠體的sabp3已得到純化，其基因已克隆?？赡芫哂锌寡趸瘎┑墓δ?4。上述研究

13、報(bào)道表明，sar可能通過(guò)不同的傳導(dǎo)途徑來(lái)誘導(dǎo)相同的生理效應(yīng)。3.1.2 sa信號(hào)的傳導(dǎo)及抗病基因的表達(dá)利用sa標(biāo)記的體內(nèi)研究表明，感染煙草花葉病毒(tabacco mosaic virus，tmv)的煙草葉片中產(chǎn)生的sa ，被轉(zhuǎn)運(yùn)到了植物全身，在未感染部分也有較多積累15。因此推斷sa可能是從感染部位傳導(dǎo)到植物其它部位并激發(fā)sar反應(yīng)的信號(hào)。然而，也有研究表明， sa不能進(jìn)行長(zhǎng)距離的信號(hào)傳導(dǎo)16。ryals等將野生型xanthi-nc 煙草和轉(zhuǎn)nahg基因煙草嫁接。當(dāng)nahg砧木的葉片接種tmv時(shí)，xanthi-nc接穗的葉片表現(xiàn)sar反應(yīng)， 而當(dāng)xanthi-nc砧木的葉片接種tmv時(shí)， n

14、ahg接穗上則不發(fā)生sar， 說(shuō)明sa是一種非長(zhǎng)距離移動(dòng)信號(hào)。大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明， sa對(duì)產(chǎn)生sar是必需的， 但除了sa的其它信號(hào)也能誘導(dǎo)sar。離體黃瓜葉片實(shí)驗(yàn)也表明， 初級(jí)系統(tǒng)信號(hào)不是sa ， 但能誘導(dǎo)sa的積累16?？梢?， sa對(duì)于植物產(chǎn)生sar是必需的， 但sa又不是誘導(dǎo)sar的唯一條件， sar的產(chǎn)生是sa與其他物質(zhì)共同作用的結(jié)果。這種信號(hào)分子的本質(zhì)還不清楚。在植物防衛(wèi)反應(yīng)中，依賴sa的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑受非誘導(dǎo)免疫基因(non-expres-ser of pr genes/non-inducible immunity， npr1/nim1)的調(diào)節(jié)。擬南芥突變體npr1/nim1對(duì)誘導(dǎo)sa

15、r的生物和化學(xué)激活劑不敏感， 不能表達(dá)pr基因，同時(shí)表現(xiàn)出病害特征， 但其體內(nèi)仍可積累與野生型水平相當(dāng)?shù)膕a， 說(shuō)明npr1/nim1位于sa積累的下游，pr基因表達(dá)的上游17。過(guò)量表達(dá)npr1基因的轉(zhuǎn)基因擬南芥對(duì)丁香假單胞菌( pseudomonas syringae) 和寄生霜霉peronospora parasitica)的侵染產(chǎn)生抗性， pr-1等pr蛋白的表達(dá)量也提高， 并且對(duì)植物沒有可見的損害18。研究表明， npr1定位于細(xì)胞核內(nèi)，通過(guò)與轉(zhuǎn)錄因子tga家族相互作用控制pr-1的表達(dá)19。npr1蛋白突變不能支持sar， 同時(shí)也破壞了與轉(zhuǎn)錄因子相互作用的能力19。所以， npr1是

16、sar途徑的一個(gè)共同的正調(diào)節(jié)基因。此外，sa介導(dǎo)的信號(hào)系統(tǒng)中的一些組分和基因也已得到鑒定， 例如， 在煙草中發(fā)現(xiàn)了一種sa可誘導(dǎo)的482kda蛋白激酶(sa inducible protein kinase ， sipk) ， 它屬于map (mitogen activated protein) 激酶家族20。植物受病原菌侵染后也能誘導(dǎo)sipk產(chǎn)生， 推測(cè)sipk可能是作用于sa下游的信號(hào)傳導(dǎo)途徑的一部分。對(duì)pr-1基因上游調(diào)節(jié)序列的大量研究發(fā)現(xiàn)， 擬南芥中存在一個(gè)sa可誘導(dǎo)的調(diào)節(jié)因子: 一段保守序列tgacg， 它是pr-1基因表達(dá)所必需的， tga蛋白屬于植物bzip轉(zhuǎn)錄因子，它既可以結(jié)合

17、到其下游pr-1啟動(dòng)子的tgacg序列上，也可以與其上游的npr1結(jié)合， 從而為npr1和pr 21基因表達(dá)之間提供直接連接20。另外， sa負(fù)調(diào)控因子sni1的發(fā)現(xiàn)使信號(hào)傳導(dǎo)途徑變得更加復(fù)雜， 推測(cè)sni1通過(guò)直接結(jié)合到?；膁na序列上或者通過(guò)某個(gè)轉(zhuǎn)錄因子抑制pr基因的表達(dá)21。3.2 茉莉酸及衍生物和乙稀的途徑外源應(yīng)用meja導(dǎo)致防衛(wèi)素積累及sar產(chǎn)生。結(jié)構(gòu)性表達(dá)sar的擬南芥突變株acd2系統(tǒng)性積累茉莉酸和防衛(wèi)素22，說(shuō)明擬南芥植株產(chǎn)生sar需要ja ， 則ja也為sar的信號(hào)分子之一。近來(lái)研究表明，茉莉酸及其衍生物在誘導(dǎo)植物獲得抗病性上的作用主要是促使植物抗病基因產(chǎn)生，和激活防衛(wèi)基因

18、的表達(dá)。而相關(guān)信號(hào)傳導(dǎo)途徑還不明朗。同時(shí)研究顯示，在煙草和擬南芥中，茉莉酸和乙烯與sa誘導(dǎo)表達(dá)的pr基因不盡相同，表明在不同的植物誘導(dǎo)因子病原物系統(tǒng)中， sar產(chǎn)生途徑不盡相同， 誘發(fā)sar的信號(hào)分子也可能不同。3.2.1誘導(dǎo)植物抗病基因的表達(dá)目前已知的抗病基因有兩類，一類編碼的產(chǎn)物作為受體與無(wú)毒基因產(chǎn)物特異識(shí)別， 從而激活防衛(wèi)反應(yīng)系統(tǒng);另一種抗病基因的產(chǎn)物并不參與最初的信息轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑上的識(shí)別反應(yīng)，而是編碼一種酶阻止毒素對(duì)寄主的傷害。有關(guān)受meja誘導(dǎo)表達(dá)的抗病基因的報(bào)道不多。benedetti等23曾報(bào)道， meja可迅速誘導(dǎo)athcor1基因的表達(dá)而提高擬南芥抗假單孢桿菌的能力。xie等24

19、報(bào)道， 0coi1基因受ja調(diào)節(jié)，并推測(cè)其與ja誘導(dǎo)抗病的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。這兩種基因結(jié)構(gòu)與已知的抗病基因結(jié)構(gòu)相似， 都具有不同數(shù)量的亮氨酸重復(fù)序列(lrrs)，此種重復(fù)單位可與病原菌無(wú)毒基因產(chǎn)物結(jié)合，并介導(dǎo)蛋白間的互作。3.2.2激活植物防衛(wèi)基因的表達(dá)防衛(wèi)基因產(chǎn)物是植物在抗病反應(yīng)中真正參與抵抗病原物侵染的物質(zhì)，其活化速度和水平都關(guān)系到植物抗病的強(qiáng)弱。信號(hào)刺激與受體對(duì)信號(hào)的接受之間，一般都有第二信使的作用。過(guò)氧化物酶及其衍生的活性氧(如氫過(guò)氧化物)可能就是meja誘導(dǎo)的防衛(wèi)基因過(guò)程中的第二信使，激活防衛(wèi)相關(guān)基因的表達(dá)25 。受ja/meja誘導(dǎo)的防衛(wèi)基因主要包括以下幾類:與植保素和木質(zhì)素合成有關(guān)的

20、關(guān)鍵酶基因(如pal、chs、lox等)、病程相關(guān)蛋白基因(如pr-10等)、水解酶基因(如幾丁質(zhì)酶基因， 21 ，32葡聚糖酶基因等)、硫素基因、凝集素基因以及一些蛋白酶抑制劑基因等（表1）。表1. ja，meja誘導(dǎo)的部分抗病基因及防衛(wèi)基因wang等26報(bào)道，百合花(lilium longiflorum thunb. cv. snow queen) pr-10基因受meja誘導(dǎo)表達(dá)。pr-10屬于細(xì)胞內(nèi)病原相關(guān)蛋白，主要存在于花藥中，基因組southern分析表明，它由一個(gè)多基因家族編碼，aba和meja誘導(dǎo)它表達(dá)的途徑不同。蛋白磷酸酶抑制劑岡田酸(okadaic acid)能抑制meja

21、誘導(dǎo)的pr-10基因下游區(qū)的轉(zhuǎn)錄。蛋白激酶抑制劑星形孢菌素( staurosporine)也能抑制meja誘導(dǎo)下的pr-10基因表達(dá)， 說(shuō)明對(duì)星行孢菌素敏感的蛋白激酶活性區(qū)位于meja下游。但岡田酸并不能抑制aba誘導(dǎo)的pr-10基因的表達(dá)， 星形孢菌素卻可以。這一結(jié)果說(shuō)明， 除了已知的aba通過(guò)激活meja誘導(dǎo)基因表達(dá)的傳導(dǎo)途徑之外，可能還存在另一不依賴于aba的meja誘導(dǎo)途徑，而且誘導(dǎo)等量pr-10轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物所需的meja量?jī)H為所需aba量的1/10。zhao等27發(fā)現(xiàn)meja還能誘導(dǎo)蕓苔( brassicajuncea)中幾丁質(zhì)酶基因的表達(dá)。bjchi1基因編碼幾丁質(zhì)酶，具有兩個(gè)幾丁質(zhì)結(jié)

22、合區(qū)和一個(gè)幾丁質(zhì)酶催化區(qū)，能被創(chuàng)傷和meja誘導(dǎo)表達(dá)，活性比其它幾丁質(zhì)酶強(qiáng)，并且不能被sa、aba以及乙烯誘導(dǎo)。植物凝集素在植物抗病性中的作用已多有報(bào)道。nakagawa等28報(bào)道， 晚香玉( helianthust uberosus)愈傷組織中含有兩種凝集素hta1、hta2 ， 其氨基酸序列與ja誘導(dǎo)蛋白具有一定同源性。他們用免疫篩選法得到htai cdna ， 發(fā)現(xiàn)經(jīng)meja處理后的晚香玉愈傷組織中hta1蛋白和其mrna量明顯提高， 因此推斷hta1是meja的誘導(dǎo)蛋白。3.2.3 茉莉酸與乙烯信號(hào)途徑 目前，關(guān)于ja和et的信號(hào)途徑研究沒有sa信號(hào)途徑研究得詳細(xì)，在克隆了pdf 1.

23、2和thi 2.1兩個(gè)基因后，取得了一定的進(jìn)展。一般認(rèn)為這兩個(gè)基因特異得受ja或et誘導(dǎo)，并能作為依賴于ja或et和依賴于sa抗病信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的標(biāo)記基因，在coil(coronatine insensitive 1)突變體中，ja不能誘導(dǎo)pdf1.2基因的表達(dá)，說(shuō)明ja誘導(dǎo)pdf1.2基因表達(dá)需要有col1的參與，即col1在ja位點(diǎn)的下游發(fā)揮作用。col1現(xiàn)在已經(jīng)被克隆，編碼一種含有l(wèi)rr和f盒基元的蛋白。含f盒基因的特點(diǎn)是與某些抑制蛋白質(zhì)結(jié)合后，由泛素(ubiquitin)的酶解系統(tǒng)來(lái)降解抑制蛋白。由此可見，col1可能通過(guò)提供ja信號(hào)傳導(dǎo)中的調(diào)控因子來(lái)給與遍在蛋白修飾。在ein2突變體中

24、，ja同樣不能誘導(dǎo)pdf1.2基因的積累，而在ein3中，pdf1.2基因表達(dá)正常，說(shuō)明ein3沒有參與ja誘導(dǎo)pdf1.2表達(dá)的過(guò)程。研究表明col1可能作用在需要ein2但不需要ein3的ja信號(hào)傳導(dǎo)途徑，也有可能col1和ein3作用在ja途徑的不同分支參與誘導(dǎo)pdf1.2的表達(dá)。擬南芥分子信號(hào)傳導(dǎo)起始5個(gè)et受體，分別是etr1(ethylene response)、etr2、ein4、ers1(ethylene response sensor)和ers2。遺傳分析表明，擬南芥5個(gè)乙烯受體中至少有4個(gè)為乙烯應(yīng)答的負(fù)調(diào)控因子，這些都是通過(guò)分析etr1，etr2，ein4和ers2的失去功

25、能突變體得到證實(shí)的。每個(gè)突變體都顯現(xiàn)出野生型的表型，其中之一的突變并不能改變植株的表型揭示了et受體的富集特點(diǎn)。缺少3個(gè)以上et受體將導(dǎo)致三聯(lián)反應(yīng)出現(xiàn)。上位分析ctr1位于etr1和ein4的下游，而在所有其它ein突變體的上游。ctr1屬于mapkkk類絲氨酸/蘇氨酸激酶。ctr1的突變都發(fā)生在激酶部分從而導(dǎo)致激酶功能的喪失。表明該部分的功能喪失激活組成型的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，即ctr1通過(guò)磷酸化底物來(lái)抑制其下游的et應(yīng)答反應(yīng)29。普遍看來(lái)et在抗病反應(yīng)中的作用并不十分明顯，且往往與ja相伴隨。但是近來(lái)研究也表明依賴于兩者的抗病信號(hào)途徑是同時(shí)存在，相互之間有差異的。雖然在誘導(dǎo)產(chǎn)物，引發(fā)的sar反應(yīng)上有

26、類似的效果，但兩者是不同的。3.3茉莉酸和水楊酸信號(hào)途徑存在著交叉植物體內(nèi)存在兩條sar信號(hào)傳遞基因表達(dá)途徑，一條是依賴于sa， 另一條是依賴于ja 和eth（圖2）。此外，sa與ja之間還可能存在拮抗作用。penacortes在番茄的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，sa阻礙西紅柿葉片內(nèi)ja的生物合成30。doares等發(fā)現(xiàn)sa和乙酰水楊酸是ja誘導(dǎo)蛋白表達(dá)的阻斷劑31。而niki澤在煙草中發(fā)現(xiàn)ja能抑制sa的合成及sa誘導(dǎo)的酸性pr基因的表達(dá)。這可能是通過(guò)sa抑制過(guò)氧化氫酶的活性實(shí)現(xiàn)的11。因此，植物體中sar的兩種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑不是孤立的，之間也存在著比較復(fù)雜的相互關(guān)系（圖2）。圖2、擬南芥抗病反應(yīng)的信號(hào)途徑2

27、94結(jié)語(yǔ)sar基因是一組可被壞死型病原物或生化制劑誘導(dǎo)表達(dá)， 其產(chǎn)物活性高低與sar強(qiáng)弱表現(xiàn)和維持密切相關(guān)的基因。sar基因種類在不同植物中不同， 即使在同一種植物中也因不同生育期、不同誘導(dǎo)處理因子而不同， 多數(shù)sar基因編碼產(chǎn)物為prs。sa、ja作為信號(hào)分子對(duì)一些重要的代謝過(guò)程起著調(diào)控作用。它們可以誘導(dǎo)多種植物產(chǎn)生對(duì)多種病害的抗性。一些外源生物或非生物因子均誘導(dǎo)植物體內(nèi)積累sa 或ja， 誘發(fā)sar。具有誘導(dǎo)sa或ja積累， 誘導(dǎo)sar的生化物質(zhì)(誘抗劑) 還有碘乙酸鈉、2， 4二硝基苯、嘌呤霉素(puromycin)和環(huán)己酰亞胺(cyclobeximide)。這方面已經(jīng)成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)

28、。大量的試驗(yàn)結(jié)果表明， 采用誘抗劑來(lái)預(yù)防植物病害的發(fā)生是行之有效的途徑， 同時(shí)采用復(fù)配增效的應(yīng)用技術(shù)， 比單劑使用效果更明顯。誘發(fā)子( inducer) 和植物之間可能存在著親和性和敏感性。復(fù)配劑可能具有如下功能: 一是大大提高誘發(fā)子的活性; 二是提高植物本身對(duì)誘發(fā)子的親和性、敏感性， 激活或強(qiáng)化植物體內(nèi)受體對(duì)誘發(fā)子的結(jié)合能力。但是這方面的研究報(bào)道較少， 其機(jī)理有待于進(jìn)一步研究。外源誘導(dǎo)sar產(chǎn)生機(jī)理和途徑的研究近幾年已取得了進(jìn)展。但仍有許多問(wèn)題尚待進(jìn)一步探索: 一是誘導(dǎo)sar信號(hào)分子的轉(zhuǎn)運(yùn)， 包括組織和細(xì)胞水平的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制; 二是sar誘發(fā)的具體機(jī)理; 三是依賴于sa 和依賴于ja 兩條途徑產(chǎn)

29、生的機(jī)理及相互之間的對(duì)話(cross-talk); 四是不同植物、不同誘抗劑的產(chǎn)生不同sar 反應(yīng)， 等等。對(duì)這些問(wèn)題的研究清楚后有利于sar 的發(fā)展。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際中， 開發(fā)新型的誘抗劑， 對(duì)提高作物的抗病性、減少有毒農(nóng)藥的使用、發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)等均具有重大意義。參考文獻(xiàn)1dixon r a, harrison m j. early events in the activation of plant defense responses j. annv rew phytopathol, 1994, 32: 479 - 501.2ryals j a, neuenschwander u h , wil

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