Pst DC3000(avrRps4/avrB)侵染植株引起超敏反应初期自噬在NADPH氧化酶途径和叶绿体降解中的角色

以丁香假单胞番茄致病变种Pst DC3000(avrRps4/avrB)和拟南芥为材料，通过细胞生物学、分子生物学、遗传学及生物光子学等技术方法，研究自噬-超敏反应（HR）的作用机制，回答自噬是促进抑或是抑制细胞死亡来使植物获得系统性抗性（SAR）。 研究内容包括：检测不同病原菌浸染的叶片和细胞在HR中自噬小体的产生过程及差异，HR初期水杨酸、茉莉酸、一氧化氮、活性氧、Ca2+等信号分子变化和自噬基因、液泡/叶绿体/衰老/NADPH靶基因和病原菌识别基因的变化；拟南芥自噬、NADPH氧化酶和SAR等突变体在HR初期的各种信号分子和基因表达；用自制的超弱发光仪器研究自噬过程中植物发光的变化规律。研究结果可望验证我们的假设：自噬可以通过调控HR-PCD的发生，使植物获得SAR，提出自噬基因在免疫初期具有抗病功能的新理论模型，画出自噬-HR作用机制的网络图，为阐明植物抗病分子机制提供理论依据。

项目背景:.自噬是普遍存在于真核细胞中的一种生理现象，正常情况下其一般维持在一个非常低的水平上，但当细胞遭遇不良环境时就会被大量诱导。细胞自噬参与植物免疫应答是该领域研究的一项重大发现。Yoshimoto提出了一种植物抗病免疫反应HR-PCD（超敏反应-细胞程序性死亡）调控机制，即植物细胞中的自噬通过负向调节SA的含量来控制细胞死亡。但是植物细胞中自噬如何通过负调控SA的含量来控制细胞死亡，不得而知。.研究内容：.1.在非致病性病原菌Pst DC3000(AvrRps4)侵染诱导产生的叶绿体降解过程是依赖自噬的，但自噬并不是叶绿体降解的唯一途径.2.拟南芥的NADPH氧化酶RBOHD介导的自噬在植物防御反应初期调节细胞死亡.3.拟南芥ATG5通过SA信号影响丁香假单胞菌诱导死亡.4.NPR1与自噬基因关系的研究.5.EDS1与自噬关系的研究.6.自噬与RGS1的相互作用.重要结果：.Pst DC3000(AvrRps4)侵染诱导产生的叶绿体降解过程是依赖自噬的，自噬介导的叶绿体降解能够促进增强RPS4介导的防御反应；RBOHD在介导依赖NADPH途径的细胞自噬、ROS的产生和控制细胞死亡抵抗病原菌反应中起到重要作用，在atrbohD突变体中自噬过程被阻断，ROS的产生大量减少，细胞死亡扩散；ATG5对于限制P. syringae所诱导的超敏反应程序性死亡是必需的，可能是通过SA信号途径引起的自噬作用；多数自噬基因与npr1,npr3和npr4有相互作用；EDS1通过调节“自噬流”的变化来影响自噬小体的活动，发现EDS1通过影响ATG5-ATG12连接途径来调节自噬；葡萄糖诱导RGS1恢复和自噬流的减少，自噬参与了RGS1的内吞和RGS1降解。.关键数据：.自噬在NADPH氧化酶途径和叶绿体降解中的起着非常重要的作用，同时发现自噬可能与NPR1,NPR3,NPR4,RGS1有相互作用，植物细胞中自噬可能通过NPR1、NPR3、NPR4共同负调控SA的含量来控制细胞死亡。.科学意义：.我们的发现对于阐明自噬与植物免疫的互作关系，明晰植物抵抗病害的分子机理，以期控制病原菌对植物的危害，进而改变和提高植物抵抗病害的能力有着非常重要的科学意义。