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小麦amt2型铵转运体TaAMT2;3a有利于小麦条锈菌侵染

摘要

背景

铵转运体(AMTs)是一类转运铵盐及其类似物的蛋白,近年来人们对其进行了多方面的研究。尽管大量研究发现铵影响植物和病原体之间的相互作用,但amt的作用在很大程度上仍不清楚,尤其是amt2型amt。

结果

在本研究中,我们发现在感染后小麦叶中铵的浓度降低柄锈菌striiformisF。SP..Tritici.太平洋标准时间),条纹锈病的因果因子。然后,诱导的AMT2型铵转运蛋白太平洋标准时间被确定并指定为Taamt2; 3a..瞬时表达分析表明TaAMT2;3a位于细胞和核膜上。3a成功地补充了NH缺陷酵母突变体的功能4.+运输,表明其铵运输能力。功能Taamt2; 3a.在小麦-太平洋标准时间通过大麦条纹花叶病毒(BSMV)诱导基因沉默进一步分析互作。太平洋标准时间生长明显迟滞Taamt2; 3a.-敲除植株,其中叶片中的铵态氮在侵染早期被诱导。组织学观察结果表明,菌丝长度、菌丝分支数量和吸器母细胞数量均减少Taamt2; 3a.敲低植物,导致生锈病原体的受机生长。

结论

结果清楚地表明AMT2型铵转运蛋白的诱导Taamt2; 3a.可以促进小麦叶片氮素的吸收太平洋标准时间,从而有助于锈菌的侵染。

背景

氮是所有生物体的不可或缺的元素,其吸收和利用是植物生长和作物产量的主要限制因素[12].氮是蛋白质、核酸、维生素、激素等生物大分子的重要组成部分,是人体必需的营养物质。因此,氮的吸收和利用几乎影响所有的生物过程,并受到严格控制[3.4.].

铵态氮和硝态氮是土壤中植物有效态氮的主要形式,它们分别被AMTs和NRTs(硝酸盐转运体)吸收并输送到植物根系细胞中。因为没有3.-需要减少到NH4.+在植物细胞同化之前,NH4.+通常比硝酸盐更容易被吸收[15.].在运输到根细胞后,NH4.+通过谷氨酰胺合成酶/谷氨酸合成酶(GS / GOGAT)循环同化成谷氨酸,用于进一步合成有机大分子。

植物铵转运蛋白属于多烯家族。在拟南芥和水稻,分别有6个和10个AMT,而小麦基因组中至少有54个AMT同源物[6.7.].根据它们的序列和系统发育情况,这些amt可分为AMT1和AMT2两个亚科。amt1型AMTs主要在根系中表达,在土壤铵态氮吸收中起关键作用[8.].在六个amts中拟南芥在美国,有4个amt1型转运体参与根细胞对铵的吸收。1个AMT1;2个AMT1;3个AMT2;qko)对铵态氮的吸收能力显著减弱,生长受到严重抑制[9.].amt2型amt通常在植物的根、茎、叶等组织中以相对较低的水平表达。与研究较为深入的amt1型转运体相比,amt2型amt不具备运输能力14.c -甲胺(氨的类似物),这使得很难描述它们的运输动力学和生理作用[10.].

众所周知,植物中的氮现状和可用性影响了疾病过程[5.].相当多的研究表明,高氮水平增强了对生物营养和血脂酸病原体的植物易感性,称为氮诱导的易感性(NIS)[11.].已有研究表明,宿主体内高浓度的氮有利于病原菌获取养分。另一方面,生物营养和半生物营养病原体往往试图操纵植物的代谢,以达到自己的优势。病原菌在侵染过程中诱导与氮素吸收和转运相关的寄主基因是病原菌最常用的途径之一。三个小麦铵转运基因,Taamt1; 1ATaamt1; 1B.Taamt1; 3a.,仅在小麦和茎生真菌之间的相容相互作用中诱导[12.].同样,硝酸盐转运基因的表达NRT2.6接种后诱发拟南芥通过植物疗法细菌Erwinia Amylovora.[13.].

条锈病是危害全球小麦生长和生产的最严重病害之一。因果代理,柄锈菌striiformisf . sp。Tritici.太平洋标准时间),是一种典型的迫害生物养精真菌。生长和繁殖所需的营养素太平洋标准时间通过Haustoria完全来自小麦,在宿主培养基细胞中形成的特殊真菌结构[14.].因此,对于锈菌来说,吸收足够的营养是成功定殖的决定因素。一些与蔗糖运输和代谢有关的基因已经被鉴定出来,并且有很好的文献记载[15.16.17.].还证明了叶片氮素含量对于在冬季维持条纹锈流体的重要性是重要的[18.].此外,寄主叶片氮素利用率显著影响小麦叶锈菌产孢量[19.],表明宿主氮在锈病中的直接作用。然而,尚未理解锈真菌如何操纵宿主氮代谢并从中获取氮气。

在这项研究中,我们分析了由条纹锈病感染的小麦不同组织中铵含量的变化,并确定了AMT2型小麦基因,Taamt2; 3a.引起的,太平洋标准时间感染。然后,通过GFP融合蛋白的瞬时表达检查Taamt2; 3A的亚细胞定位,并通过酵母突变体互补测定验证其铵转运活性。此外,功能的功能Taamt2; 3a.在小麦-太平洋标准时间通过大麦条纹马赛克病毒使用遗传沉默技术分析相互作用。

结果

用感染的小麦特定组织中铵含量的测定太平洋标准时间

在互动过程中太平洋标准时间和小麦,病原体需要从宿主吸收氮以支持其生长和繁殖。进入受感染的小麦中铵含量的变化太平洋标准时间,我们在接种后(HPI)的0,12,20,36,48,72和120h中,测量根部,茎和叶中的铵浓度。比较接种小麦和非接种对照之间的铵含量。结果表明,目的中的相对铵含量早于12 HPI增加,并且在整个感染过程中保持高水平。相比之下,叶片和茎中的相对铵含量显着降低,特别是在叶片中,分别达到12hPI和36hPi的最低点(图。1a).这些结果表明,条锈菌侵染严重影响了小麦铵态氮的运输和代谢,导致小麦叶片和茎中铵态氮含量下降,根系中铵态氮含量增加。

图1
图1

接种后不同小麦组织中的相对铵含量柄锈菌striiformisf.sp。Tritici.太平洋标准时间)和表达模式Taamt2:3A一种叶片,茎和叶片中的相对氨浓度,小麦接种的小麦太平洋标准时间在不同的时间点。通过从接种植物的铵浓度从接种植物中减去非接种的对照植物的铵浓度来计算相对铵浓度。B.相对转录水平Taamt2; 3a.小麦叶中的基因接种太平洋标准时间与对照组相比。C表达模式的Taamt2; 3a.基因在不同的组织中。这些数据被归一化到小麦上TAEF-1A基因。所有结果都是从三个独立的重复获得的。星号使用学生的T检验表明与0 HPI的显着差异。(P.< 0.05)

小麦amt2型AMT基因的鉴定Taamt2; 3a.引起的太平洋标准时间感染

铵态氮含量的波动太平洋标准时间感染可能与铵态氮的输送有关。目的:鉴定小麦铵态氮代谢和转运相关基因太平洋标准时间本研究筛选了在小麦-芽孢杆菌感染过程中差异表达的AMT基因太平洋标准时间利用转录组数据库进行交互[20.].发现编码AMT2型铵转运蛋白的小麦基因被上调太平洋标准时间感染。这个基因被命名为Taamt2; 3a.根据其同源基因拟南芥及已发表的参考资料[12.].

的感应Taamt2; 3a.经过太平洋标准时间定量RT-PCR进一步证实感染。分析Taamt2; 3a.表达显示,在相容的相互作用期间,转录Taamt2; 3a.早在6 HPI诱导并达到18 HPI的最高水平,比对照植物高7.3倍(图。1b)。mRNA水平Taamt2; 3a.检查不同的小麦组织(根,茎,叶子)。结果表明Taamt2; 3a.在所有测试的小麦组织中可检测到,以及转录水平Taamt2; 3a.叶片中叶绿素含量显著高于根和茎。1这些结果表明Taamt2; 3a.可能参与在叶子中运送铵,并在小麦中发挥重要作用太平洋标准时间相互作用。

全长CDS (1449 bp)Taamt2; 3a.基因是从小麦品种suwon11中分离的。与IWGSC(国际小麦基因组测序联盟)数据库的小麦品种中国春季基因组中与矫形器的序列对准表明,位于染色体1A,1B和1D上存在三种同优源基因。这Taamt2; 3a.序列与1D染色体长臂上的序列一致(附加文件)1:图S1)。

TaAMT2;3a是一个典型的氨转运体,包含一个信号肽、一个氨转运体区域(从21到437 aa)和一个c端区域(CTR)(图)。2一个额外的文件2:图S2)。多个序列对准显示Taamt2; 3a与osamt2共享最高身份(83%); 1从米饭中,其次是atamt2; 1来自拟南芥,有71%的人认同。为了更好地了解TaAMT2;3a及其同源基因与其他植物的进化关系,基于小麦、水稻、拟南芥和苔类(无花果。2b和附加文件3.:表S1)。系统发育分析表明,除OsAMT4;1外,其他amt可明确分为amt1型和amt2型amt两个亚家族。TaAMT2;3a聚类为AMT2组,与OsAMT2进化关系最密切。

图2
figure2

TaAMT2的多序列比对和系统发育分析;一种氨基酸序列的多序列比对拟南芥(ATAMT1; 1,ATAMT2; 1),栽培稻(Osamt1; 1,Osamt2; 1)和小麦(Taamt2; 3a)铵转运蛋白结构域:红线。CTR:黑线。高度保守域:蓝色线性框。B.Taamt2的系统发育分析;小麦和其他植物种类的3A和同源物。在:拟南芥;TA:小麦;MP:Marchantia polymorpha;和操作系统:栽培稻.使用MEGA(7.0版)的ClustalW算法创建多个序列对齐和相邻连接树

Taamt2; 3a局部地局限于小麦细胞和补体酵母铵转运蛋白的细胞溶质和核膜

以前对其他生物体的AMTS研究报道,AMTS主要位于细胞膜上[12.21.].本研究利用TaAMT2;3a- gfp融合蛋白的瞬时表达来确定TaAMT2;3a在小麦原生质体中的亚细胞定位。与对照组中GFP的普遍分布相比,TaAMT2;3a-GFP融合蛋白的荧光主要分布在小麦细胞的细胞膜和核膜上(图2)。3.a).因此,结果证实TaAMT2;3a定位于小麦细胞的细胞膜和核膜上。

图3
图3

3a. TaAMT2的亚细胞定位和功能互补分析;一种Taamt2的亚细胞定位; 3A在小麦原生质体中。用携带EGFP-TAAMT2的质粒转化小麦原生质体; 3A融合蛋白。使用荧光显微镜获得图像。前四个图像表示GFP(控制),底部四个图像表示EGFP-TAAMT2; 3A。棒:10μm。B.Taamt2的功能互补分析;酵母铵转运蛋白突变体3A。酵母突变株31019b(MEP1MEP2.MEP3.ura3)用PDR195载体表达转化细胞Taamt2; 3a.并在添加1mm NH的培养基上进行生长试验4.cl,5 mm nh4.氯和1毫米精氨酸(Arg)。空载体(pDR195)作为对照

为了进一步表征Taamt2的生化功能; 3a,我们测试了Taamt2的能力; 3a运输nh4.+.TaAMT2;3a蛋白在酵母三倍体中表达欧洲议会议员删除应变31019b(MEP.1,MEP.2,MEP.3.ura.3),在NH完全有缺陷4.+运输并无法在含有<5毫米NH的培养基上生长4.+作为唯一的氮源[21.].结果表明,用TaAMT2;3a转化的酵母突变体生长在含1或5 mM NH的培养基上4.Cl作为唯一的氮源(图。3.b)。这个发现表明Taamt2; 3a补充了nh4.+31019B的摄取缺陷,可能对植物中的高亲和力铵运输负责。

沉默的Taamt2; 3a.在小麦-期间削弱真菌的致病性太平洋标准时间交互

揭示的功能Taamt2; 3a.小麦中的基因-太平洋标准时间大麦条纹花叶病毒(BSMV)诱导基因沉默(VIGS)。因为这三个人非常相似Taamt2; 3a.小麦A,B和D基因组中的同种型,设计了两个碎片,以沉默三个同源源组合(附加文件1:图S1)。小麦植物去饱和酶基因(PDS)的沉默用作基因沉默系统的阳性对照,以确认Vigs系统是否正常运作。用BSMV接种后10天在所有植物中出现轻度氯化马赛克症状。BSMV :: Tabds接种植物表现出强烈的光博萎缩症状,表明Vigs系统工作得很好(图。4.一种)。接种后太平洋标准时间,两个Taamt2; 3a.-敲低的小麦植株(BSMV::TaAMT2;3a -1as和BSMV::TaAMT2;3a -2as)表现出与对照相比的真菌发育受损(图2)。4.b)。定量RT-PCR分析证实了抑制Taamt2; 3a.用病毒预处理的小麦植物转录(图。4.c)。

图4
图4.

功能分析Taamt2; 3a.在小麦-太平洋标准时间利用病毒诱导基因沉默(VIGS)系统进行相互作用。一种重组病毒BSMV::γ、BSMV::PDS、BSMV::TaAMT2、3a-1as和BSMV::TaAMT2、3a -2as处理后的小麦叶片症状。模拟叶片仅用FES缓冲液处理。B.第四片叶片的表型接种太平洋标准时间毒株CYR31在14 dpi。C相对转录水平Taamt2; 3a.- 接种后的植物太平洋标准时间.数据被标准化为TAEF-1A表达水平。转录水平Taamt2; 3a.BSMV::γ处理的小麦叶片各时间点均为1。(D)接种TaAMT2、3a基因敲除和对照小麦叶片中的铵态氮浓度太平洋标准时间.误差条表示三个独立重复之间的差异。星号(*和**)表示使用学生t检验与0 hpi有显著差异(P.< 0.05和0.01)

测定了TaAMT2、3a基因敲除植株和对照植株叶片中铵态氮的含量。结果表明,在12 hpi条件下,TaAMT2;3a基因敲除植株叶片中的铵态氮浓度远高于对照植株,而在24 hpi条件下则无明显差异(图2)。4.d)。这些结果表明抑制了Taamt2; 3a.基因在前期对铵态氮的转运有较大影响太平洋标准时间感染,并延迟了真菌的生长。

组织学观察太平洋标准时间生长Taamt2; 3a.可拆卸的植物

叶样本来自Taamt2; 3a.- 通过荧光显微镜检查通量植物,以说明真菌发育无花果。5.一种.如图所示,小麦中的悬垂分支的数量来自TaAMT2; 3 -在48 hpi时,敲沉植株明显少于对照植株(图2)。5.B..另外,叶子中的24 HPI的母细胞数量和悬垂长度TaAMT2; 3 -击倒植株比对照植株低得多(图。5.c和d)。对于感染部位区域,直到120 hpi时才观察到显著变化(图1)。5.e).总之,总的组织学结果表明抑制Taamt2; 3a.表达限制了真菌生长,最终影响孢子率和致病性表型。

图5
图5.

真菌生长的组织学观察TaAMT2;3击倒工厂受到挑战太平洋标准时间一种叶子接种太平洋标准时间在24,48和120 HPI观察到。通过荧光显微镜观察感染的位点。H:Hautorium;HMC:众所周知的母细胞;SV:因子囊泡;IH:感染菌丝。棒,50μm;亚腿分支的数量(B.),风格母细胞的数量(C),悬垂长度(D.)及感染地点(E.) 在TaAMT2;3并与对照植株进行了比较。用小麦胚芽凝集素(WGA)对真菌结构进行染色,并对30个感染位点进行分析。星号表示显著差异(P.< 0.05)from BSMV::γ-inoculated plants using Student’s t-test

讨论

铵态氮作为一种主要的氮源,在植物的生长发育中起着重要的作用。关于铵的吸收和转运的知识已经获得了广泛的调查铵转运载体拟南芥和米饭。然而,AMTs在植物与环境微生物相互作用中的生理作用仍然是未知的。

虽然两种amt具有相同的二级蛋白结构和生化活性,但amt2型amt在氨基酸序列上存在明显差异,尤其是转运活性调控相关区域。例如,T460在拟南芥AtAMT1在所有植物AMT1蛋白中都是保守的,通过细胞外铵暴露时激酶CIPK23的磷酸化和失活控制铵转运活性[22.23.24.].MpAMT1;2 (T475D)的拟磷突变Marchantia polymorpha也表现出完全丧失铵态氮转运活性[25.].关于AMT2型铵转运蛋白,丙氨酸(A)在ATAMT1的相应T460位点处取代苏氨酸(T)。因此,似乎AMT2型amts可能出现除铵摄取之外的独特作用。最近的研究表明,AMT2型铵转运蛋白,ATAMT2.1,不仅参与铵摄取,而且在通过木瓜载荷的根部转移到射击中的铵易位中起重要作用[26.].在本研究中,序列比对和系统发育分析表明,TaAMT2;3a是典型的amt2型铵转运体。此外,高表达水平Taamt2; 3a.表明它可能参与了叶片中铵态氮的转运。

作为营养转运最重要的高管之一,植物剧院也在植物和微生物之间的相互作用中起关键作用,特别是迫使生物养真菌。越来越多的研究表明植物剧院涉及互相生规的共生丛枝菌根(我)真菌。这些amt大多数属于AMT2亚家族,在am定植的根中高度或独家表达[27.].例如,两个高粱AMT2基因,SBAMT3; 1SBAMT4,被诱导以殖民的根争论真菌(28.].SBAMT3; 1被敲除的植株从AM网络吸收铵的量显著减少,AM真菌定植对植株的生长刺激也减少[29.].除铵运输外,一些AMT成员用作感知和运输基材的血肿。在Medicago殖民丛枝菌根,Amt2; 3位于围式膜中,是抑制过早枝形变性的抑制PAD4.低氮条件下的突变体[30.].

迄今为止,植物病原体相互作用中只有一些与AMT功能相关的报告。这Arabidopsis Amt1.1.突变体显示出增强的抵抗力Plectosphaerella cucumerina降低了对[31].另一项研究表明,三个AMT1型成员,Taamt1; 1ATaamt1; 1B.,Taamt1; 3a.,特异诱导小麦与茎锈菌(Puccinia graminis.f . sp。Tritici.PGT.)但不是在不相容的互动中。此外,用NH生长的小麦植物4.+更容易受到伤害PGT.表明amt1型转运体介导的铵态氮在根中的转运可能促进了小麦茎锈病的侵染[12.].而amt2型转运体在小麦锈病相互作用中的作用尚不清楚。在本研究中,表达增加Taamt2; 3a.太平洋标准时间期望感染从细胞间空间加速到培养基细胞中的铵易位。然而,结果表明,小麦的空中部分中的铵浓度太平洋标准时间感染下降,这可能归因于将过量铵的立即同化聚集到氨基酸中[26.].转录分析表明,AMT编码的单基因在太平洋标准时间在小麦感染期间被下调,而调节氨基酸转运蛋白的基因被上调,表明氮气的主要形式太平洋标准时间来自宿主是氨基酸而不是铵[32].因此,Taamt2; 3a.可以被锈菌利用,以满足其对氮的需求。早期真菌生长迟缓,叶片铵态氮含量增加,进一步支持了这一假设太平洋标准时间感染Taamt2; 3a.-knockdown植物。

这是首次对植物与病原菌互作过程中amt2型AMTs的功能分析。我们的结果,连同之前的研究[12.,表明AMT1和amt2型AMTs介导的铵态氮吸收和转运之间的协调有助于锈病病原菌从寄主吸收和同化氮养分。然而,宿主铵态氮是如何以及通过何种机制转移到真菌体内的,目前尚不清楚。为了全面了解植物amt在植物-病原互作中的生物学作用,必须分析其他铵态氮转运体,并更详细地测定寄主和病原菌中的铵态氮动态。

结论

本研究的结果表明,在小麦-太平洋标准时间相互作用,小麦amt2型基因Taamt2; 3a.是由锈菌侵染引起的,可能有助于锈菌吸收氮。本研究不仅为了解amt2型AMTs在植物-病原互作中的作用提供了新的认识,也为揭示锈菌从寄主获取氮的机制奠定了基础。

方法

植物和真菌材料,生长条件和接种

小麦 (小麦)品种水原11和中国太平洋标准时间种族Cyr31(毒毒到Suwon11)是从温恒康的实验室(西北A&F大学)获得的,并被用来研究小麦 -太平洋标准时间相互作用。小麦幼苗栽培和太平洋标准时间接种程序和接种条件如下所述[33].将CYR31的新鲜尿孢子接种在小麦第1叶期的叶片上。用无菌水接种平行模拟对照植株。接种后,植株在100%湿度的暗室中保存24 h,然后转入14℃长光周期(16 h光照/8 h黑暗)的生长室。分别于接种后0、6、12、18、24、36、48、72和120 h取样。同时,采集叶、茎、根样品进行基因表达分析。时间点的选择是基于小麦的微观研究太平洋标准时间互动(34].

克隆Taamt2; 3a.和序列分析

克隆Taamt2; 3a基因,引物(附加文件4.根据小麦基因组序列,利用Primer 6.0软件进行设计。放大的片段Taamt2; 3a.Suwon11的CD被克隆到PMD18-T简单的载体中并测序。然后将该克隆序列与小麦CV对齐。中国春季基因组,基于国际小麦基因组测序联盟的数据(https://urgi.versailles.inra.fr/blast/)。还从本网站获得染色体位置和相关基因序列。使用PFAM鉴定保守域(http://pfam.xfam.org/)[3536].使用TMHMM3.0进行跨膜域预测[37].进行多序列比对,分别使用ClustalW和mega7创建邻居连接树。

RNA提取,cDNA合成和QRT-PCR

用Biozoltm试剂(Bioflux,Tokyo,Japan)提取总RNA,并根据制造商的说明用DNase I处理。用寡核苷酸(DT)对三个μgRNA进行第一链cDNA合成18.引物采用RT-PCR系统(Promega, Madison, WI, USA)。用SYBR Green qRT-PCR混合物在Biorad CFX Connect Real-Time PCR检测系统(Biorad,美国)上进行TaAMT2;3a的相对定量表达。特定的引物(附加文件4.:表S2),按照之前描述的程序设计并进行qRT-PCR [38].小麦的平移伸长因子TAEF-1A(GenBank登录号Q03033)作为所有qRT-PCR检测的内部参考。所有反应均采用独立样品进行三次重复。比较2-ΔΔct方法根据阈值(Ct)定量相对基因表达[39].

TaAMT2:3a-GFP融合蛋白的亚细胞定位

分析TaAMT2;3a蛋白的亚细胞定位Taamt2; 3a.3a(163)-F和TaAMT2;3a(163)-R引物扩增4.:表S2)并插入到太平洋标准时间我和Bamh.我的pcamv35s :: gfp矢量的网站生成taamt2; 3a-gfp融合向量。原生质体与如前所述的一周大麦幼苗的叶组织分离出[40].重组质粒pCAMV35S::GFP经peg介导转化成小麦原生质体。转染后的叶肉原生质体在23℃暗室W5溶液中培养18 h。GFP荧光是用Zeiss LSM700共聚焦激光显微镜(Zeiss,德国)观察到的,如前所述带有480 nm滤光片[41].

病毒诱导基因沉默(VIGS)Taamt2; 3a.

分析功能Taamt2; 3a.在小麦 -太平洋标准时间病毒诱导基因沉默(VIGS)技术[42].选择两个与其他小麦基因不相似的特异性片段(TaAMT2;3a-1as和TaAMT2;3a-2as)进行沉默Taamt2; 3a.(附加文件4.:表S2)。根据制造商的说明,使用含有三方BSMV基因组的线性化质粒由含有三方BSMV基因组的线性化质粒制备。通过摩擦接种然后在25℃下孵育双叶阶段中来自小麦植物中的第二片叶子。BSMV:TAPD被用作正面控制,以确认成功的基因沉默[42].对照植物用缺乏BSMV转录本的1× FES缓冲液处理。在病毒接种后10天观察和拍摄第3片叶片的病毒症状。将第4片叶片接种CYR31,分别于0、24、48和120 hpi采样,进行RNA分离和组织学观察。小麦后表型太平洋标准时间在14 dpi时记录接种并拍照。实验重复3次,每个片段20株。

真菌感染的组织学观察

感染BSMV的小麦叶片在0、24、48和120 hpi取样,并用结合Alexa 488 (Invitrogen公司,Carlsbad, CA, USA)的小麦胚芽凝集素(WGA)进行染色,如前所述[43].真菌在TaAMT2、3a基因敲除植株和染病对照植株中的发育太平洋标准时间用显微镜观察。使用Olympus BX53数字荧光显微镜和DP-BSW软件(Olympus, Tokyo, Japan)对每个样本至少从3个叶片上采集30个感染位点进行检测,以评估吸器和菌丝分枝的数量、菌丝长度和感染区域。采用标准差和学生t检验进行统计分析。

小麦不同组织中的铵含量的测定

为了分析来自感染的小麦植物的不同组织中氮含量的水平和变化太平洋标准时间,采用水培法(Hoagland培养基)栽培小麦幼苗。接种两周龄小麦幼苗太平洋标准时间种族CYR31。然后分别在接种后0、12、24、36、48、72和120 h以及未接种对照7个时间点采集叶片、茎和根样品。在与上述样品相同的7个时间点采集BSMV诱导基因沉默植株和对照植株的叶片样品。铵是在液态氮气条件下用砂浆将冷冻植物组织样品研磨成细粉提取的。100 mg组织粉经200 μl提取缓冲液(50 mm Tris-HCl, pH 8.0, 10 mm咪唑,0.5% β-巯基乙醇)在1.5 ml微管中均质。然后,在4°C下12,000 g离心1分钟。将上清转移到一个新的1.5 ml的微管中,根据制造商的说明,使用氨气测定试剂盒(Sigma,目录编号:AA0100),通过酶法测定铵浓度。通过从接种植物的铵浓度从接种植物中减去非接种的对照植物的铵浓度来计算相对铵浓度。

酵母互补分析

taatm2; 3a.通过引物PDR195-TAAMT2扩增CD; 3A-F和PDR195-TAAMT2; 3A-R(附加文件4.:表S2)被克隆到III酵母表达载体PDR195的部位。铵摄取缺陷缺乏酵母菌株31019B(MEP1MEP2.MEP3.ura3)从Bruno Andre(Univ Libre Bruxelles,比利时)获得。该菌株缺乏内源性铵转运蛋白MEP1-3,因此不能在含有<5mm NH的培养基上生长4.+作为唯一的氮源[44].PDR195-TAATM2; 3A和空PDR195(含有酵母Ura3基因和作用作为阴性对照)转化为31019b细胞。通过在SD / -URA固体培养基中生长酵母细胞来筛选成功的转化体。在SD / -ura培养基中的液体酵母中预先培养阳性克隆,直至600nm处的吸光度值(OD600)达到0.5。收集沉积物被稀释10倍至10−1, 10−2, 10−310.−4在1× Tris-EDTA缓冲中。将每个转化株6 μL电泳于含1 mM, 5 mM nhh的酵母N基培养基上4.Cl和1 mm精氨酸。在30℃下监测酵母生长3天。

数据和材料的可用性

本研究产生或分析的数据包括在本文及其补充信息文件中。

缩写

问:

丛枝菌根

AMT:

铵转运蛋白

参数:

精氨酸

在:

拟南芥

英国石油公司:

底对

BSMV:

大麦条纹花叶病毒

EHM:

extrahaushaustoria矩阵

H:

海铜

HMC:

吸器母细胞

现病史:

小时post-inoculation

IH:

感染菌丝

MP:

Marchantia polymorpha

NIS:

氮诱导的易感性。

NRT:

硝酸盐转运体

ORF:

开放阅读框

os:

栽培稻

PDS:

植物去饱和酶基因

PGT.

Puccinia graminis.f . sp。Tritici.

太平洋标准时间

柄锈菌striiformisf . sp。Tritici.

QRT-PCR:

定量实时-PCR

SV:

中粒子囊泡

TA:

小麦

伟大的人:

病毒诱导基因沉默

WGA:

麦胚凝集素

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下载参考

确认

我们感谢Bruno Andre(Univ Libre Bruxelles,比利时)的教授提供酵母菌株31019B(MEP1MEP2.MEP3.ura3)。

资金

这项研究得到了国家重点研究和开发项目(2018 yfd0200402)中国写作和修改手稿,国家农业部转基因关键项目的中国(2016 zx08002-01)和中央大学研究基金(2452017405)的设计和执行实验。

作者信息

从属关系

贡献

JZ、JF、ZSK三家公司构思并设计了实验。JPJ、JZ、WLD、ST、XDW和HZ进行了实验。JPJ和JZ克隆了该基因,并进行了基因功能分析。JPJ和HZ进行了表达模式分析。JPJ和WLD进行了检测蛋白生化活性的实验。ST和XDW进行蛋白亚细胞定位分析和组织学观察。JZ, JF和ZSK对数据进行了分析,并对实验提出了批评意见和建议。JPJ, JZ和JF写了这篇论文。所有作者在投稿前都看过并通过了定稿。

相应的作者

对应到景福要么振晟康

伦理宣言

伦理批准和同意参与

不适用。

同意出版物

不适用。

利益争夺

提交人声明他们没有竞争利益。

附加信息

出版商的注意事项

Springer Nature在发表地图和机构附属机构中的司法管辖权索赔方面仍然是中立的。

附加文件

额外的文件1:

图S1三个同源物的序列对准Taamt2; 3a.在小麦A B和D基因组中(TIF 12494 kb)

附加文件2:

图S2小麦Taamt2的跨膜区域的预测; 3A通过TMHMM3.0。(TIF 159 KB)

额外的文件3:

表S1。本研究分析的铵转运蛋白基因的名称,登录ID和蛋白质序列列表。(XLSX 15 KB)

附加文件4:

表S2本研究使用的引物信息。(XLSX 10 kb)

权利和权限

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江,J。,赵,J.,段,W。et al。Taamt2; 3a,小麦AMT2型铵转运蛋白,促进了小麦上条纹防锈真菌的感染。BMC植物BIOL.19,239(2019)。https://doi.org/10.1186/s12870-019-1841-8

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关键字

  • 柄锈菌striiformisf.sp.Tritici.
  • 铵转运蛋白
  • Taamt2; 3a.
  • 条锈病