细胞分裂素介导的拟南芥对灰霉菌的抗性反应机制

To respond to pathogen attack, selection and associated evolution has led to the creation of plant immune system that is a highly effective and inducible defense system. Cytokinins (CKs) are essential plant hormones that control almost every aspect of plant growth, development and also function in mediating plant defense against a lot of enviromental stresses. However, the mechanism of CKs in plant defense against necrotrophic pathogen is still largely unknown. In this study we will use Arabidopsis and necrotrophic pathogen Botytis cinerea as subject investigated. 1) The changes of CK levels upon B. cinerea infection will be analyzed by qRT-PCR and the quantification of CK concentration in plants. 2) The effect of exogenous CK application or endogenous CK deficiency on host defense to B. cinerea will be confirmed. 3) To reveal the interactions between CK and JA/ET/SA signal pathway regulating plant immune responses to B. cinerea, comparative gene expression and JA/ET/SA concentration analysis between wild type (WT) and CK mutants upon B. cinerea infection will be performed; corresponding comparative analysis will be done for CK in exogenous MeJA or SA treated WT and in JA/ET/SA deficient mutants. These results will provide more insights into the role of CK in modulating host stress responses towards necrotroph B. cinerea.

植物形成了复杂而精细的防御反应网络以抵御环境中各种病原微生物的侵袭。细胞分裂素（CK）是一类重要的植物激素，在调控植物生长发育及抵抗各种环境胁迫中发挥着重要的作用，但其参与的植物对腐生型病原菌防御机制尚不清楚。本项目拟以拟南芥和腐生型病原菌灰霉菌（Botrytis cinerea）为研究对象，1）通过qPCR、激素含量测定等方法检测CK对灰霉菌的响应；2）利用外源CK预处理的野生型植株（WT）和CK突变体对灰霉菌的抗性变化鉴定CK对灰霉菌抗性的影响；3）通过RNA-seq和激素含量测定等方法检测内源CK信号被抑制后，灰霉菌诱导的JA/ET、SA信号途径发生的变化，利分析外源MeJA或SA预处理的WT和JA/ET/SA突变体中灰霉菌诱导的CK信号的变化，以解析在对灰霉菌的抗性反应中CK与植物重要防御机制JA/ET、SA的交叉反应。本研究将为阐明植物对腐生型病原菌抗性反应的分子机制奠定基础。

（CK）是一类重要的植物激素，在调控植物生长发育及抵抗各种环境胁迫中发挥着重要的作用，但其参与的植物对腐生型病原菌防御机制尚不清楚。本项目以拟南芥和腐生型病原菌灰霉菌（Botrytis cinerea）为研究对象，首先通过实时荧光定量PCR（qPCR）、激素含量测定的方法检测了CK对灰霉菌的响应，发现CK生物合成代谢和信号传递相关的很多基因转录水平受到灰霉菌的影响，同时顺式玉米素（cZ）及其核苷的含量在灰霉菌侵染的叶片中大量积累，暗示了顺式玉米素类型的CK在植物响应灰霉菌侵染过程中的重要作用。另外，CK双受体突变体表现为对灰霉菌更敏感，外源CK处理能提高叶片中参与植物抗性反应的茉莉酸（JA）和乙烯（ET）相关基因的表达水平。然后通过检测JA合成突变体jar1-1和ET不敏感突变体ein2-1中灰霉菌侵染后CK相关基因的表达水平及各类型CK的含量，初步发现了在拟南芥对灰霉菌的抗性反应过程中CK与JA和ET的交叉对话，而且发现在灰霉菌侵染的叶片中cZ型CK的积累主要是依赖于ET途径而不是JA途径。在实验过程中发现CK氧化酶基因CKX5在叶片接种灰霉菌出迅速被诱导表达，而后随着灰霉菌的侵染，在整个叶片被高水平诱导表达，并传递到没有接种灰霉菌的系统叶片中。因此，我们通过酵母单杂交的方法筛选到了一些能结合到CKX5启动子上的转录因子，目前正通过遗传学手段确定在灰霉菌侵染过程中导致CKX5高水平表达的内在机理。本研究将为阐明植物对腐生型病原菌抗性反应的分子机制奠定基础。