flg22诱导的拟南芥转录组分析及芥子油苷代谢途径的变化

flg22是细菌鞭毛蛋白N端的一段保守性极高的区域,能够诱导植物天然的免疫反应,为全面了解植物在受到细菌性病原菌侵害后的系统响应,利用Illumina Hiseq2000对flg22处理和未处理的拟南芥幼苗进行转录组测序。对两组数据进行差异表达分析,共获得1 200个差异表达基因,包括290个下调基因和910个上调基因。对差异表达基因进行GO富集分析和KEGG pathway富集分析,结果显示,flg22处理后,拟南芥在能量代谢、氨基酸代谢及次生代谢产物的生物合成等方面产生了巨大变化。芥子油苷是一类在植物防御病原菌的天然免疫反应中起重要作用的次生代谢产物,因此对芥子油苷代谢途径的变化进行了深入分析。根据测序结果,Flg22处理后吲哚族芥子油苷合成途径的基因表达水平显著提高,而脂肪族芥子油苷代谢途径几乎没有变化,进一步对吲哚族芥子油苷合成途径的关键酶基因进行Real Time RT-PCR的分析,验证了测序结果的正确性,证明了吲哚族芥子油苷在植物抗病防御反应中的重要作用。这为深入理解病原菌诱导的植物防御性反应及吲哚族芥子油苷的抗病机制提供了大量参考数据。     

拟南芥PMSR2对脂肪族芥子油苷侧链的修饰作用

芥子油苷是一类由氨基酸合成的次生代谢产物,脂肪族芥子油苷主要来源于甲硫氨酸,因侧链长度和结构的不同而拥有多样化的生物活性。根据拟南芥不同组织中芥子油苷组分和含量的特点及生物信息学分析,我们推断脂肪族芥子油苷的侧链修饰反应中可能存在由甲基亚磺酰基芥子油苷向甲硫基芥子油苷转化的还原反应,候选基因为甲硫氨酸硫还原酶2(Peptide Methionine Sulfoxide Reductase 2,PMSR2)。为了验证这一假设,我们构建了过量表达PMSR2基因的转基因拟南芥,对其芥子油苷组分及含量进行了测定,并与野生型和PMSR2基因缺失的突变体进行了对比分析,结果表明,PMSR2基因的过量表达并未使芥子油苷含量与组分发生明显变化,但PMSR2基因缺失的突变体与野生型相比,MS GSL/MT GSL的值显著提高,证明PMSR2参与了脂肪族芥子油苷侧链的修饰反应,可以将MS GSL中的硫还原生成MT GSL。该酶的鉴定进一步完善了对芥子油苷合成途径及其侧链修饰的认识,为深入研究脂肪族芥子油苷的生理功能奠定了理论基础。