[发明专利]一种植物抗病相关蛋白NHRGP及其编码基因和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种来源于拟南芥，与植物抗病相关的蛋白质NHRGP及其编码 基因与应用。

背景技术

植物生长发育固定在某一个地方，外界环境的各种变化都能对它们造成很 大的影响。除了一些干旱低温等非生物胁迫之外，植物还持续地受到多种病原 菌和病毒等微生物的胁迫，影响了植物的生存和繁殖。对于农作物而言，每年 由于病害而导致的产量降低，也直接影响到了国家粮食安全。在过去的几十年 里，尽管在植物病害控制上取得了重大进展，但全人类的粮食供应仍然受到各 种病原菌和害虫的严重威胁。植物在与病原菌的共同进化过程中，形成了一整 套的防御机制来识别和抵抗病原菌的侵染。当病原菌入侵植物体后，植物与病 原相互识别，交换信息，同时体内也发生了一系列的信号传递，各信号转导途 径之间相互交叉形成网络。研究发现植物在受病原物攻击时，受侵染的部位“氧 化激增”(Oxidativeburst)，被感染细胞内部及周围细胞常发生快速的局部细 胞死亡，并伴随蛋白磷酸化、活性氧化物的产生及离子通道开放等现象，这就 是超敏反应(hypersensitiveresponse,简称为HR)。通过HR反应，产生能够 杀伤病原菌的代谢产物使整个组织或植株的防卫基因表达，形成对其他病原菌 及后续侵染的抗性，即系统获得抗性(SystemicAcquiredResistance,SAR)， 其具有持久性和对病原菌有专化特异性。

迄今为止，在了解植物如何应对病原体侵袭的分子机理上已经取得了很大 的进展。除了信号分子SA涉及到的SAR诱导、抗病防卫基因PRs(Pathogen relatedgenes)积累、HR反应的形成之外，还有其它各种复杂的防御策略有助 于植物免疫。比如，植物能合成抗菌肽AMPs(antimicrobialpeptides)直接 针对病原微生物；改变细胞代谢途径，分泌出相关的蛋白酶或蛋白酶抑制剂以 及脂质转运蛋白；激活活性氧ROS(Reactiveoxygenspecies)信号途径；以 及改变细胞壁组成成分等。

植物的细胞壁在其生长发育过程中发挥着重要的作用，不仅保护着原生质 体，促进细胞间的通讯，同时也作为一个动态的天然屏障参与植物抵御外来病 原菌侵染。作为第一道有效屏障，当病原物入侵时，细胞壁的完整性CWI(Cell wallintegrity)收到了破坏，这种变化可以形成一种初始信号，诱导植物细 胞对细胞壁进行修复，加速非蛋白性物质在细胞壁的沉积，使细胞壁加厚并木 质化。在这个过程中产生的木质素是一种重要的物理抗菌物质,它的形成和富 含羟脯氨酸的糖蛋白HRGPs(Hydroxyproline-richglycoproteins)共价交错， 在细胞壁沉积而构成致密、不易穿透的屏障，阻止病原微生物的生长繁殖，从 而保护细胞免受侵害。

细胞壁是由多种聚合物和结构蛋白通过及其复杂的交联形式共同组成的， 其中，HRGPs作为高等植物中特有的一种结构蛋白，可被各种胁迫因子比如：病 原菌、SA、JA和机械伤害等诱导表达，从而在植物中得到积累，改变细胞壁的 组成成分。