[发明专利]樟疫霉效应子蛋白Avh87及其编码基因与应用

说明书

本发明公开了一种来源于樟疫霉的效应子蛋白Avh87及其编码基因和应用。该蛋白是具有序列表中的SEQ ID No.1的氨基酸序列的蛋白质；表达该蛋白的核苷酸序列如序列表中的SEQ ID No.2所示。实验证明，该基因能够抑制凋亡前体蛋白Bax诱导的植物细胞过敏反应或者致病疫霉菌激发子INF1诱导的植物细胞死亡的功能。本发明对于充实植物病原卵菌与寄主互作的分子机制资料信息，以及建立植物病原卵菌病害的综合防治技术策略都有重要意义。

技术领域

本发明属于分子生物学领域，更具体地说，涉及一种来源于樟疫霉的效应子蛋白及其编码基因与应用。

背景技术

效应子蛋白(effector)是病原物分泌的可改变寄主植物细胞结构和代谢途径从而促进对寄主植物成功侵染或引发寄主防卫反应的一类外分泌蛋白分子。许多植物病原物都能分泌效应子蛋白，比如细菌、真菌、卵菌及线虫中都发现了此类蛋白。植物病原物中存在多类效应子，包括RxLR，Avr，CRN，PcF，ScR，糖类水解酶、果胶酶、几丁质酶以及酯酶等。

在长期的协同进化过程中，植物形成了两层防卫机制来抵抗病原菌的侵害。第一层是病原相关分子模式(Pathogen-associated molecular pattern，PAMPs)触发的免疫PTI(PAMP-triggered immunity，PTI)，即植物体细胞膜表面的受体激酶(PRRs)通过识别病原菌相关的分子模式(PAPMs)来激活植物体的基础防卫系统(PTI)。多数情况下，基础防卫反应可阻断病原菌对植物的侵害。有些病原菌可向植物细胞内分泌效应子蛋白来冲破PTI，这时，植物体通过抗病蛋白识别这些效应蛋白从而激活第二层防卫反应机制，即效应子蛋白激发的防卫机制(Effector-triggered immunity，ETI)，激活防卫基因的表达，通常表现为过敏反应(Hypersensitive reaction，HR)，侵染位点细胞凋亡。

植物病原卵菌同其他类型病原菌类似，在与寄主互作的过程中分泌效应子干扰植物的免疫反应，促进其侵染寄主。在植物病原卵菌侵染寄主植物过程中，依据植物的状态划分为活体和死体两个营养阶段，其生活方式多属于半活体营养寄生。在不同时期，病原卵菌操控植物防卫反应的方式有所不同，即当植物自身产生HR反应用于限制病原菌侵染、扩展时，病原菌为了其进一步生长发育，利用抑制植物HR反应策略，保证植物处于活体状态；反之，当病原菌生长发育到一定阶段，其也会产生促进植物死亡的策略，造成植物死亡。在侵染过程中植物病原卵菌不同的效应子表达受到精细调控，承担着不同的功能，有些可以保持病原菌在侵染过程中结构的完整，有些可以造成宿主的营养缺陷，有些可以帮助病原菌迅速扩散，有些可以抑制宿主的PTI，协同调控植物的免疫反应，促进病程发展。

RxLR效应子家族(R，精氨酸；x，任何氨基酸；L，亮氨酸)是一类重要的卵菌效应子家族，它们是从已鉴定的无毒基因的序列比对中被发现：一般为短蛋白，没有内含子，序列前端的信号肽下游，50-70位氨基酸左右，具有保守的RxLR-dEER元件。RxLR类效应分子在卵菌逃避植物识别以及卵菌进化过程中均起着重要作用。因RXLR-dEER与卵菌无毒基因具有类似的N端保守结构，因此将这类蛋白称作无毒基因同系(Avr homologs，Avh)基因。卵菌基因组中包含数百个高度分化的RxLR效应基因，具有多样性的特点，即具有抑制凋亡前体蛋白Bax诱导的细胞死亡功能，抑制PTI、ETI功能以及诱导细胞死亡，协同作用调控植物防卫反应等功能。

樟疫霉(Phytophthora cinnamomi)是已知的最具破坏性的植物病原卵菌之一，在世界范围内广泛分布，寄主范围接近5000种。该病原菌除了在农业、林业和园艺方面造成巨大的经济损失之外，无意中被引入对自然生态系统和生物多样性也造成了灾难性的后果。国内外主要采用喷洒农药来控制樟疫霉的流行与危害，都未能达到理想的防治效果，不仅加重了农户的负担，还造成了环境污染。尽管可以通过施用地膜、堆肥等环境友好方式使其他微生物在地膜中增殖分泌纤维素酶来抑制樟疫霉的生长，但樟疫霉的分布规模、在土壤或无症状植物中存活数年的能力，使樟疫霉病害的防治依然面临巨大挑战和困难。