西南大學孫現(xiàn)超研究員課題組發(fā)表題為“Overexpression of a pathogenesis-related gene NbHIN1 confers resistance to Tobacco Mosaic Virus in Nicotiana benthamiana by potentially activating the?jasmonic acid signaling pathway”

研究主線：植物不斷受到各種生物或非生物脅迫的威脅。然而，所有現(xiàn)有的植物物種都已經(jīng)成功地通過轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控(包括基因表達和生理動態(tài))來抵消這些不利的環(huán)境因素。該團隊為了解NbHIN1基因在TMV侵染中的作用，從煙草中分離了NbHIN1基因，并通過序列比較、亞細胞定位和在煙草中過表達抗TMV活性來鑒定其功能。此外，還利用RNA-Seq技術(shù)對NbHIN1轉(zhuǎn)基因植株的轉(zhuǎn)錄組進行了分析。

植物病原革蘭氏陰性細菌分泌的Harpin蛋白誘導(dǎo)植物對不同的病原菌產(chǎn)生不同的防御反應(yīng)。Harpin蛋白在煙草中高度誘導(dǎo)表達的HIN1基因參與了一個共同的植物防御途徑。然而，HIN1抗煙草花葉病毒(TMV)的作用尚不清楚。

本研究對NbHIN1基因進行了功能鑒定，并獲得了高表達NbHIN1基因的轉(zhuǎn)基因煙草。在亞細胞定位實驗中，結(jié)果表明NbHIN1定位于質(zhì)膜和細胞質(zhì)基質(zhì)。

其他植物NHL(NDR1/HIN1-like)家族蛋白中NbHIN1蛋白的系統(tǒng)發(fā)育分析

NbHIN1定位于質(zhì)膜和細胞質(zhì)基質(zhì)

穩(wěn)定表達NbHIN1的轉(zhuǎn)NbHIN1基因植株的產(chǎn)生與驗證

過表達NbHIN1的本氏野百合植株對煙草花葉病毒的抗性顯著增強。

與野生型煙草相比，過表達NbHIN1與對照的表型沒有明顯的變化。但是過表達NbHIN1的煙草植株對TMV侵染的抗性顯著增強。

差異表達基因的火山圖。將NbHIN1過表達植株的轉(zhuǎn)錄組與野生型植株進行了比較。

GO annotation and functional classification of all deferentially expressed genes.

RNA測序揭示了NbHIN1過表達的轉(zhuǎn)錄圖譜，并突出了NbHIN1在氨基酸生物合成、植物-病原菌相互作用和RNA運輸過程中對基因的主要影響。

RNA-Seq和qPCR中NbRAB11和NbPARN表達水平的比較

MeJA處理后12h內(nèi)NbHIN1和NbRAB11在NbHIN1和NbRAB11葉片中的相對表達。

研究發(fā)現(xiàn)NbHIN1的過表達誘導(dǎo)了NbRAB11的表達，提示茉莉酸信號通路可能參與了對TMV的抗性。

該課題組首次證明過表達致病相關(guān)基因NbHIN1可以顯著提高煙草對TMV的抗性，這為將來利用基因工程改良煙草對TMV的抗性提供了一個潛在的機制。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2019.02.018