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Sir2(silence information regulator2)蛋白家族是一类在进化上高度保守的NAD+依赖的去乙酰化酶,在动物和酵母中Sir2蛋白定位于多种亚细胞器,能与转录因子、细胞骨架蛋白等多种类型的蛋白相结合,在基因沉默、基因组稳定性、细胞周期调控、细胞分化以及代谢调节中发挥了重要的作用。但是目前对于植物中Sir2蛋白功能的研究还未见报道,Sir2蛋白是否在植物的生长发育、抗生物胁迫及非生物胁迫的过程中也发挥了重要的作用还不清楚。
拟南芥具有2个编码Sir2蛋白的基因,分别为AtSRT1和AtSRT2,其中AtSRT2具有多个预测的转录本。序列分析表明AtSRT1和AtSRT2的氨基酸序列相似度不高,因此这两个蛋白在植物的生长、发育等生理过程中可能具有不同的生物学功能。
本论文以拟南芥的AtSRT2基因为研宄对象,通过半定量RT-PCR实验分析表明,AtSRT2的第三个转录本(AtSRT2-CDS3)是其主要的转录本。将AtSRT2-CDS3与绿色荧光蛋白基因GFP融合,在拟南芥原生质体里进行瞬时表达,显示AtSRT2-CDS3编码了一个核定位蛋白。通过将AtSRT2基因的启动子序列与报告基因Gus融合,对获得的转基因拟南芥进行Gus染色分析发现,揭示AtSRT2在拟南芥的多个组织、发育的不同时期均有表达。通过荧光定量PCR的实验分析表明,对野生型拟南芥(WT)接种亲和型丁香假单胞菌PstDC3000,AtSRT2的表达水平受到明显的抑制。进一步的研究表明,在NPR1蛋白的突变体拟南芥(npr1-3)和组成型表达降解水杨酸(SA)的转基因拟南芥NahG中,PstDC3000对于AtSRT2表达的抑制不受影响,表明PstDC3000对于AtSRT2表达的抑制是不依赖于NPR1和SA。
相比野生型拟南芥,AtSRT2的突变体拟南芥(srt2)显著增强对病原菌PstDC3000的抗性,PR1抗病基因在突变体中被更强烈地诱导。另外,与野生型拟南芥相比,过表达AtSRT2-CDS3的拟南芥对PstDC3000的敏感性增强,PR1的表达水平下降。进一步的研究表明,与野生型拟南芥相比,参与SA合成的三个重要基因PAD4、EDS5和SID2的表达水平,在srt2中表达水平升高,而在过表达AtSRT2-CDS3的拟南芥中,PAD4、EDS5和SID2的表达水平下降。以病原菌PstDC3000同时侵染三种拟南芥时,PAD4、EDS5和SID2在这三种拟南芥中的表达差异性更加明显。本研究表明AtSRT2可能是植物抗病信号途径的一个负调控因子,主要是通过抑制PAD4、EDS5和SID2的表达来负调控植物抗病反应。