植物多肽生长因子phytosulfokine及其受体PSKR调控马铃薯青枯病抗性机制的研究

Phytosulfokine promotes plant development such as adventitious root formation, pollen germination and calli growth, but also involves in Arabidopsis immunity. Our RNA-seq data showed StPSKs and StPSKR were strongly up-regulated after Ralstonia solanacearum inoculation. The molecular mechanism of PSK signal pathway in potato resistance to R. solanacearum is still unknown. Here, my proposal dedicates to explore the molecular mechanism of PSK in potato immunity. We firstly will investigate dynamic changes of StPSK and StPSKR expression after R. solanacearum inoculation. Then we will observe if potato will become more sensitive to R. solanacearum after pretreating potato with PSK. Meantime, we will knockdown and overexpress StPSKR in potato and observe these transgenic potato responses to R. solanacearum. Further we will analyze relationship among kinase activity, GC center and CaM binding site of PSKR in vitro and characterize their functions in potato resistance to R. solanacearum. Characterization of phytosulfokine's function in potato resistance will not only help to elucidate molecular mechanism of bacterial wilt, also provide a clue for potato breeding.

多肽植物生长因子phytosulfokine（PSK）不仅可以显著促进愈伤组织生长，花粉萌发，不定根形成等植物发育过程，而且参与调控拟南芥抗病性。我们前期RNA-seq数据表明StPSKs及其受体StPSKR被R. solanacearum诱导表达。然而，PSK信号通路参与马铃薯青枯病抗性机制尚不明确。本项目首先在接种青枯病菌之后，检测StPSKs及其StPSKR的动态表达变化。然后用PSK预处理马铃薯，接种青枯病菌，观察马铃薯青枯病症状发生状况。然后在马铃薯中基因沉默和过量表达StPSKR，观察转基因马铃薯青枯病抗性的变化。最后详细分析StPSKR的激酶活性、鸟苷酸环化酶活性和CaM的结合活性之间的相互关系，以及它们在马铃薯青枯病抗性中的作用。阐明PSK及其信号通路参与马铃薯青枯病抗性的分子机理，不仅促进人们对马铃薯青枯病抗性的分子机制认识，而且将会为培育高抗病性马铃薯提供相关理论。

多肽植物生长因子phytosulfokine（PSK）不仅可以显著促进愈伤组织生长，花粉萌发，不定根形成等植物发育过程，而且参与调控拟南芥抗病性。我们前期RNA-seq数据表明StPSKs被R. solanacearum诱导表达。然而，PSK信号通路在马铃薯青枯病抗性中的作用尚不明确。本项目研究发现施加外源PSK明显增加马铃薯对R.solanacearum的敏感性。进一步遗传学研究发现基因沉默StPSKR2显著增加马铃薯对R. solanacearum的抗性。这说明PSK信号负调控马铃薯青枯病抗性。与此相一致，StPSK2及其受体StPSKR2都受到R.solanacearum 强烈诱导。此外，基因沉默StPSKR2可以部分抑制根的生长、降低植株的高度和马铃薯块茎的形成，说明PSK在马铃薯的生长发育中起到重要作用。生物化学分析发现StPSKR2的激酶活性和鸟苷酸环化酶活性的缺失破坏了StPSKR2和CaM之间的相互作用。同样StPSKR2的激酶活性突变体和CaM结合位点的突变体丧失了鸟苷酸环化酶活性，说明StPSKR2的三个不同活性位点之间具有相互促进、相互依赖的作用。该研究促进PSK在马铃薯青枯病抗性中作用的认识，为培育马铃薯青枯病抗性品种提供了理论支持。