根寄生植物與寄主的相互作用及其分子機制解析

《根寄生植物與寄主的相互作用及其分子機制解析》是依託浙江大學，由周偉軍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：根寄生植物與寄主的相互作用及其分子機制解析
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：周偉軍
• 項目類別：面上項目

項目摘要

採用溶液培養及LC-MS、CLSM等現代儀器技術，從根寄生植物列當的寄主紅三葉、油菜及模式植物擬南芥根系分泌物中提取根寄生植物的萌發刺激物，並進行化學組成與結構鑑定，明確列當吸器的形態發生和發育特性、細胞超微結構和實時動態及寄主的應答反應等細胞學機制；探討吸器誘導中多聚半乳糖醛酸酶等細胞壁分解酶、酚類等防禦物質和植物內源激素（包括採用GA和ABA生物合成抑制劑）等調控作用及其基因表達，明確天然與人工合成的萌發刺激物和吸器誘導物在寄生植物與寄主識別中的作用機理及其調控表達，闡明這些化學信號（萌發刺激物、吸器誘導物及有關酶類與植物激素）在寄生植物發育中的分子機制。克隆多聚半乳糖醛酸酶等細胞壁分解酶的基因。以驗證根寄生植物與寄主識別的酶促作用和機械作用的假設，從而揭示根寄生植物的寄主識別機制、並明確植物間化學分子的傳遞特性，闡明根寄生植物與寄主的相互作用及其分子機制，具有重要的科學意義。

結題摘要

採用溶液培養及LC-MS、CLSM等現代儀器技術，從根寄生植物列當的寄主紅三葉及向日葵等根系分泌物中提取、鑑定根寄生植物的萌發刺激物，發現了幾種獨腳金內酯類萌發刺激物，包括Zealactone、Carlacotnic acide、Heliolactone等。實驗還發現在向日葵與列當互作中，向日葵中根系分泌物中的另一類萌發刺激物Sesquiterpene lactones合成所需的酶Germacrene A synthases，其含量在不同品種中表現出差異，表明Sesquiterpene lactones的含量差異對寄生植物種子的萌發及其與寄主的識別具有一定的調控作用。向日葵受到列當侵染後，其根部活性氧系統ROS的含量，抗氧化酶活性（SOD、POD等）都有提高。對抗性品種JY207和感性品種TK0409的差異蛋白分析顯示，抗性品種JY207中與識別外源物相關的蛋白、抗性相關蛋白等的含量上升。同時，列當的寄生影響了感性品種中部分植物生長調節物質合成與信號轉導相關酶的合成。在外源水楊酸的作用下，抗性相關基因如PR-3、PR-12、NPR等基因在感性品種TK0409中的表達量都有所上升，表明其對向日葵列當的抗性有了一定程度的提高。此外，我們還研發了一種快速篩選寄生雜草敏感性除草劑的新方法（申請的發明專利即將授權），發表了相關論文。本項目主要從萌發刺激物鑑定，向日葵抗性分子機制研究，外源生長調節物質緩解寄生危害以及寄生雜草敏感性除草劑篩選等幾個方面進行研究，更好地明確根寄生植物的寄主識別機制，並為向日葵抗性育種以及寄生雜草防控提供了理論依據和技術支撐。