PFLP之磷酸化為強化阿拉伯芥之PTI免疫反應所必需

陳姿誼

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PFLP之磷酸化为强化阿拉伯芥之PTI免疫反应所必需

Phosphorylation of plant ferredoxin-like protein is required for intensifying PAMP-triggered immunity in Arabidopsis thaliana

陈姿谊 , 硕士　　导师：林宜贤　　

繁体中文

Plant ferredoxin-like protein (PFLP) ； PAMPs-triggered immunity ； casein kinase II ； mitogen-activated protein kinase ； Plant ferredoxin-like protein (PFLP) ； PAMPs-triggered immunity ； casein kinase II ； mitogen-activated protein kinase

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摘要 │ 参考文献 (77) │ 国际计量

摘要〈TOP〉

植物病原菌小分子被植物细胞表面受器辨识後所触发之免疫反应称为PAMPs-triggered immunity (PTI)。已有多篇文献证明PTI之讯号可被外源的plant ferredoxin-like protein (PFLP) 所提升，使多种植物产生抵抗细菌性病害之能力。目前亦已发现PFLP所含有之casein kinase II磷酸化区域为强化植物抗病性所必需，但其磷酸化反应之发生与增强抗病是否相关则仍未知。因此，本研究利用胺基酸点突变方式，将PFLP经单一胺基酸置换所获得之无法磷酸化的PFLPT90A 与模拟磷酸化的PFLPT90D分别进行分析。结果显示，无法磷酸化与模拟磷酸化之重组蛋白均无法提升HrpZ蛋白所诱导的过敏性反应及对Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum ECC17的抗病性。由此可推测PFLP蛋白在植物中的实际磷酸化可能为提升抗病所必需。为进一步了解PFLP磷酸化与植物细胞内casein kinase II (CK2) 是否相关，本研究分别利用阿拉伯芥CK2插入突变株cka2及恢复突变株CKA2R於flg22Pst存在下探讨PFLP在过敏性反应、激活化氧的快速产生、癒伤葡聚醣的累积及软腐病菌之罹病度上之影响。结果证明，CK2均为 PFLP 在上述抗病反应及对软腐病菌之抗病性上所必需。为了解PFLP在强化PTI的过程中是否参与mitogen-activated protein kinase (MAPK) 之相关讯号传递路径，以MAPK路径上之相关基因FRK1与WRKY22/29之表现进行探讨的结果显示，PFLP可提升flg22Pst诱导之MAPK讯号传递路径且需要CK2之参与。另一方面，本研究亦证明阿拉伯芥於flg22Pst诱导下，PFLP不论在野生型植株或cka2突变株中均能提升水杨酸及茉莉酸之抗病路径。说明PFLP在此两条路径上之提升可能不需要CK2之参与。由此推测PFLP在提升对软腐病之抗病性上，水杨酸及茉莉酸路径可能不是主要的途径。此外，本研究利用酵母菌双融和系统分析显示PFLP可与CK2发生蛋白质交互作用，且此交互作用之发生可能与PFLP的C端较为有关。综合以上之结果可推测，PFLP在提升阿拉伯芥对细菌软腐病之抗病机制可能主要是藉由提升PAMPs被植物细胞辨识後所启动的MAPK讯号传递路径，而此防御路径之强化需要PFLP在阿拉伯芥中被CK2磷酸化。

并列摘要〈TOP〉

Defense responses triggered by pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) recognition on plasma membrane is called PAMPs-triggered immunity (PTI). It has been demonstrated that PTI can be intensified by plant ferredoxin-like protein (PFLP) to improve plant disease resistance against bacterial pathogens. The improvement of this disease resistance requires the casein kinase II phosphorylation (CK2P) site of PFLP. However, whether the phosphorylation of CK2P site was required for intensifying disease resistance is still unknown. In this study, un-phosphorylated and mimic phosphorylated recombinant proteins were generated from PFLP. Result revealed that these proteins could not intensify PAMPs-triggered hypersensitive reaction (HR) and disease resistance against bacterial soft rot. It suggested that the actual phosphorylation of PFLP in plant may be necessary to enhance disease resistance. To understand whether PFLP phosphorylated is related to the extracellular casein kinase II (CK2) in Arabidopsis thaliana, the cka2 mutant and its recovery mutant CKA2R was used for further analysis. Results demonstrated that the PFLP-intensified PTI responses and disease resistance were abolished in cka2 mutant and restored in CKA2R mutant. To gain more insight on CK2 is required for PFLP-intensified PTI signaling, expression of marker genes in mitogen-activated protein kinase (MAPK) was assayed. Results exhibited that the CK2 was required for PFLP to enhance expression on flg22Pst-induced FRK1 and WRKY22/29 in MAPK pathway. Moreover, we provided evidences that PFLP was interacted with CK2 at C-terminal by yeast two-hybrid assay. Therefore, we concluded that extracellular casein kinase II was required for PFLP to activate MAPK pathway in PTI for further enhancing disease resistance against bacterial soft rot in Arabidopsis thaliana.

参考文献 ( 77 ) 〈TOP〉

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