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Cloning, transcriptional profiles and roles of Phytophthora capsici CRN-encoding genes in the interaction with host plants

辣椒疫霉CRN编码基因的克隆、转录特征及在与寄主互作中的作用



全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA  45(4): 384 ̄394(2015)
收稿日期: 2014 ̄04 ̄28ꎻ 修回日期: 2015 ̄03 ̄22
基金项目: 国家自然科学基金(31101395)ꎻ江苏省基础研究计划(自然科学基金)资助项目(BK2011443)ꎻ江苏省高校自然科学研究项目
(13KJB210009)ꎻ江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(KYLX_1354)ꎻ国家公益性行业(农业)科研专项(201303018)
通讯作者: 童蕴慧ꎬ女ꎬ教授ꎬ主要从事植物真菌病害和病害生物防治研究ꎻTel: 0514 ̄87979249ꎬ E ̄mail: yhtong@yzu.edu.cn
第一作者: 陈孝仁ꎬ男ꎬ副教授ꎬ主要从事植物真菌病害研究ꎻE ̄mail: xrchen@yzu.edu.cnꎮ
doi:10.13926 / j.cnki.apps.2015.04.007
辣椒疫霉 CRN编码基因的克隆、转录特征
及在与寄主互作中的作用
陈孝仁ꎬ 李艳朋ꎬ 邢玉平ꎬ 徐敬友ꎬ 童蕴慧∗
(扬州大学园艺与植物保护学院ꎬ扬州 225009)
摘要:CRN (crinkling and necrosis ̄inducing protein)蛋白是一类卵菌特有的效应分子ꎬ然而目前对其功能和分子机制知之甚
少ꎮ 为分析 CRN效应分子在辣椒疫霉(Phytophthora capsici)与植物互作中的作用ꎬ本研究利用前期转录组测序结果ꎬ对辣
椒疫霉基因组数据库进行序列比对分析ꎬ获得了 7个 CRN编码基因的全长序列ꎻ采用 RT ̄PCR方法分析其在辣椒疫霉生长
发育阶段(菌丝、游动孢子囊、游动孢子、萌发的休止孢)和侵染寄主阶段(本氏烟(Nicotiana benthamiana)灌根 1.5、3、6、12、
24、36和 72 h后)的转录水平ꎬ发现 3个基因在辣椒疫霉生长发育阶段和侵染阶段上调表达ꎻ将这 3个基因克隆测序ꎬ发现
其编码蛋白均含有保守的 LFLAK和 HVLVVVP基序ꎻ在本氏烟上的基因瞬时表达结果表明ꎬPc559084和 Pc570403能够抑
制由致病疫霉 elicitin蛋白 INF1或老鼠促凋亡蛋白 BAX诱发的植物程序性细胞死亡ꎬ并且 Pc559084能够促进辣椒疫霉侵
染植物ꎮ 这些研究结果为理解 CRN效应分子在辣椒疫霉致病过程中的作用提供了重要的实验数据ꎮ
关键词:辣椒疫霉ꎻ CRN编码基因ꎻ 瞬时表达ꎻ 程序性细胞死亡ꎻ 毒力
Cloningꎬ transcriptional profiles and roles of Phytophthora capsici CRN ̄encoding
genes in the interaction with host plants   CHEN Xiao ̄renꎬ LI Yan ̄pengꎬ XING Yu ̄pingꎬ XU
Jing ̄youꎬ TONG Yun ̄hui  (College of Horticulture and Plant Protectionꎬ Yangzhou Universityꎬ Yangzhou 225009ꎬ China)
Abstract: CRN (crinkling and necrosis ̄inducing protein) effectors are one class of effectors unique to oomyce ̄
tes. Howeverꎬ their functions and molecular mechanisms in the interactions of oomycetes with host plants remain
obscure. To understand the roles of these CRN effectors in the interactions between Phytophthora capsici and its
host plantsꎬ a total of 7 CRN candidate genes with full lengths were obtained after blasting our previous tran ̄
scriptome data against P. capsici genome database and analyzing the sequences. Transcriptional profiles of these
genes were analyzed using RT ̄PCR approach during the stages of the pathogen development (myceliumꎬ sporan ̄
giumꎬ zoospore and germinating cyst) and infection of Nicotiana benthamiana roots (1.5ꎬ 3ꎬ 6ꎬ 12ꎬ 24ꎬ 36 and
72 h post ̄inoculation) . The results showed that three CRN ̄encoding genes were differentially expressed during
the developmental and infection stages of P. capsici. Analyses of amino acid sequences derived from these three
cloned genes demonstrated that all the sequences contain the conserved LFLAK and HVLVVVP motifs. Transient
expression of the three genes in N. benthamiana displayed that two genes (Pc559084 and Pc570403) can sup ̄
press plant programmed cell death triggered by the elicitin INF1 of Phytophthora infestans or pro ̄apoptotic
mouse protein BAX. Furthermoreꎬ ectopic expression of Pc559084 increased susceptibility of N. benthamiana to
P. capsici infection. This study provides essential experimental data for understanding the roles of CRN effectors
involved in the pathogenicity of P. capsici.
 
  4期 陈孝仁ꎬ等:辣椒疫霉 CRN编码基因的克隆、转录特征及在与寄主互作中的作用
Key words: Phytophthora capsiciꎻ CRN ̄encoding genesꎻ transient expressionꎻ programmed cell deathꎻ virulence
中图分类号: S436.418.1          文献标识码: A          文章编号: 0412 ̄0914(2015)04 ̄0384 ̄11
    辣椒疫霉(Phytophthora capsici Leonian)是一
种重要的植物病原卵菌ꎬ常危害茄科、葫芦科和豆
类等多种农作物ꎬ每年给全世界蔬菜生产造成高达
10亿美元的损失[1~3]ꎮ 由于疫霉菌在进化上与
“真”真菌( true fungi)相差甚远ꎬ多数杀菌剂对其
防治无效ꎬ加之生产上缺乏抗性品种ꎬ目前尚无有
效的辣椒疫霉防治手段ꎮ 因此ꎬ深入研究辣椒疫霉
与植物互作的分子遗传学基础、解析病原菌致病机
制和寄主防卫机制ꎬ可为控制该病原菌引起的病害
提供理论依据ꎮ
    近期研究发现ꎬ在与植物的互作过程中ꎬ卵菌
通过分泌一系列的效应分子操控植物的生长、发育
和防卫机制ꎬ最终成功侵染和定殖[4ꎬ5]ꎮ CRN
(crinkling and necrosis ̄inducing protein)效应分子
也被称作 Crinklerꎬ最初是通过植物表达筛选致病
疫霉(P. infestans)外泌蛋白编码基因而获得的ꎬ这
些 CRN效应分子具有诱导植物叶片皱缩和坏死、
触发植物防卫反应的功能[6]ꎮ 通过基因组测序发
现植物病原卵菌均含有几十到上百个数目不等的
CRN编码基因ꎬ其中约一半为假基因ꎬ表明它们可
能面临着巨大的进化选择压力[7~14]ꎮ 这类效应分
子的 N 端含有保守的 LFLAK 元件ꎬ能够引导
CRN效应分子进入植物细胞内ꎬ其 C端序列多变、
结构 多 样 化ꎬ 控 制 着 CRN 效 应 分 子 的 功
能[4ꎬ10ꎬ14ꎬ15]ꎮ 研究表明ꎬ诱导植物产生程序性细胞
死亡(programmed cell deathꎬ PCD)等防卫机制并
不是 CRN普遍具有的功能ꎬ它们大多可能具有毒
性因子的角色ꎬ定向进入植物细胞核干扰植物的生
理功能ꎬ帮助卵菌成功侵染[7ꎬ14ꎬ16ꎬ17]ꎮ 近期对大豆
疫霉(P. sojae)CRN 编码基因的研究ꎬ发现只有
PsCRN63 和 PsCRN172 ̄2 等少数基因具有诱导植
物 PCD的活性ꎬ而多数具有抑制 PCD 的活性ꎻ利
用稳定转化技术沉默 CRN 编码基因ꎬ发现 2 个
CRN编码基因对于大豆疫霉的致病过程是必需
的[15ꎬ16ꎬ18]ꎮ van Damme等[17]在植物体内表达致病
疫霉的一个 CRN 效应分子 CRN8ꎬ发现 CRN8 的
表达有助于病原菌侵染寄主ꎮ CRN8 的 C 端具有
激酶的活性ꎬ作者推测该效应分子在侵染过程中可
能调控寄主的抗病信号转导途径[17]ꎮ P. capsici
基因组草图近期已释放ꎬ经生物信息学分析该基因
组至少含有 84 个 CRN 编码基因的全长序
列[13ꎬ14]ꎮ 目前ꎬ仅发现少数 CRN 效应分子能够触
发植物的 PCD反应ꎬ推测大多数 CRN效应分子可
能进入植物细胞核行使毒性功能ꎬ帮助病原菌进行
侵染[14ꎬ19]ꎮ 但是ꎬ对于这些预测的辣椒疫霉 CRN
编码基因是否都是“真基因”ꎬ它们在病原菌生长
发育和侵染寄主阶段的表达特征以及是否具有毒
性功能尚不清楚ꎮ
    近期ꎬ我们利用 Illumina 高通量测序技术分析
了 P. capsici侵染寄主前期的转录组和基因表达情
况ꎬ获得了 13个差异表达的 CRN编码基因的表达
序列标签(expressed sequence tagꎬ EST) [20]ꎮ 本研
究通过数据库比对获得这些 CRN 编码基因的序
列ꎬ分析并筛选候选 CRN编码基因ꎻ比较其在辣椒
疫霉生长发育阶段和侵染植物阶段的转录特征ꎻ依
据转录分析结果ꎬ克隆差异表达的 CRN 编码基因
的全长ꎻ将 CRN 编码基因在本氏烟 (Nicotiana
benthamiana)叶片内进行瞬时表达( transient expres ̄
sion) [21]ꎬ分析其对植物 PCD 以及病原菌侵染的影
响ꎬ从而明确这些 CRN效应分子的功能ꎮ 研究结果
为进一步了解 P. capsici的致病机制提供了依据ꎮ
1  材料与方法
1.1  疫霉菌株和植物材料
    P. capsici 菌株 Pc537 分离自发病的辣椒植
株ꎬ现保存于扬州大学园艺与植物保护学院真菌实
验室ꎮ 在 25℃条件下用 10%的 V8 培养基平板进
行培养[1]ꎮ 菌丝、游动孢子囊、游动孢子、萌发休
止孢的产生和收集参考 Chen等[20]的方法ꎮ
    利用无菌土在 22℃ ~ 25℃、16 h 光 / 8 h 暗交
替温室培养本氏烟ꎬ6~8周后使用[20]ꎮ
1.2  核酸提取
    利用 CTAB 法从 Pc537 菌丝中提取基因组
DNA[20]ꎮ 总 RNA 的提取采用 TaKaRa 公司的
RNAiso Plus进行ꎮ 用 1% 琼脂糖凝胶电泳检测基
因组 DNA 和总 RNA 完整性ꎬ并用紫外分光光度
法进行浓度和纯度分析ꎮ 用 DNase I (TaKaRa)去
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植物病理学报 45卷
除 RNA 中残余基因组 DNA 的污染ꎬ然后使用
RNA 纯化试剂盒[RNAclean Kitꎬ天根生化科技
(北京)有限公司]进行纯化ꎮ
1.3  生物信息学分析和引物设计
    将转录组测序获得的 13 个 CRN 编码基因的
EST序列[20]在 P. capsici基因组草图数据库[DOE
Joint Genome Institute ( JGI) LT1534 v11.0] ( ht ̄
tp: / / genome. jgi ̄psf. org / Phyca11 / Phyca11. home.
html)进行序列比对 (程序 tBlastxꎬ期望值 E≤
10-70)ꎬ下载匹配的基因序列ꎮ 利用 P. infestans 基
因组数据库( http: / / www. broadinstitute. org / anno ̄
tation / genome / phytophthora _ infestans ) ( 程 序
Blastxꎬ期望值 E≤10-20) 比较 P. capsici CRN编码
基因与 P. infestans直系同源序列(orthologs)的相
似性ꎮ 利用 BioEdit软件[22]进行核苷酸序列拼接、
蛋白翻译处理和多重序列比对ꎮ 信号肽预测通过
SignalP (v3.0) [23]进行ꎮ
    利用 Primer 3 程序[24]进行基因扩增引物和
RT ̄PCR引物设计ꎬ交上海生工生物工程股份有限
公司合成ꎮ
1.4  RT ̄PCR分析
    利用反转录酶 M ̄MLV 和随机引物 Oligo d
(T) 15(TaKaRa)将总 RNA反转录成第 1链cDNAꎮ
在 PCR管中依次先加入下列试剂:Oligo d(T) 15
primers (50 μmol􀅰L-1) 1 μLꎬ总 RNA (700 ng􀅰
μL-1) 1 μLꎬ无核酸酶水 4 μLꎮ 混匀离心后ꎬ于
70℃孵育 10 minꎬ然后迅速置于冰上冷却 2 minꎮ
PCR 管离心 5 s 后再加入下列试剂:5 ×M ̄MLV
buffer 2 μLꎬdNTPs (各 10 mmol􀅰L-1) 0.5 μLꎬ
Recombinant RNase inhibitor (40 U􀅰μL-1) 0. 25
μLꎬ反转录酶 M ̄MLV(200 U􀅰μL-1) 0.5 μLꎬ无
核酸酶水 0.75 μLꎮ 混匀后离心 5 sꎬ于 42℃孵育
1 hꎬ然后 70℃孵育 15 minꎬ再置于冰上 2 minꎮ 得
到的 cDNA溶液保存于-20℃待用ꎮ
    先利用 Pc537的基因组 DNA作为模板优化所
有反应体系后再进行 RT ̄PCR 反应ꎮ 反转录获得
的 cDNA溶液稀释 10倍后用做 PCR反应的模板ꎮ
20 μL的 PCR 扩增体系:10×PCR buffer 2 μLꎬ第 1
链 cDNA 100 ~ 300 ngꎬ上下游引物 ( 10 μmol􀅰
L-1) 各 1 μLꎬMg2+ ( 25 mmol􀅰 L-1 ) 1. 2 μLꎬ
dNTPs (2.5 mmol􀅰L-1) 2 μLꎬTaq DNA 聚合酶
(5 U􀅰μL-1) 0.2 μLꎬddH2O 补齐到 20 μLꎮ PCR
反应程序为:94℃ 预变性 5 minꎻ94℃变性 30 sꎬ
53℃ ~59℃(依据不同的基因ꎬ表 1)复性 30 sꎬ72℃
延伸 1 minꎬ31个循环ꎻ72℃延伸 5 minꎮ
    选用泛素连接酶基因 ( ubiquitin ̄conjugating
enzymeꎬ Ubc)作为 RT ̄PCR 分析的内参基因[20]ꎮ
实验重复 3次ꎮ
1.5  基因克隆
    以 CRN编码基因显示上调表达的 cDNA样品
为模板ꎬ利用高保真 DNA 聚合酶(PrimeSTAR HS
DNA polymeraseꎬ TaKaRa)和扩增引物(表 1)进行
成熟肽编码区序列扩增ꎬPCR 反应体系参照 1.4ꎮ
马铃薯 X病毒(Potato virus Xꎬ PVX)双元表达载
体 pGR107[25]经限制性内切酶 Sma I(美国 NEB公
司)酶切产生平滑末端ꎮ 分别将 PCR 片段和载体
酶切产物通过胶回收试剂盒(AXYGEN AxyPrep
DNA Gel Extraction Kitꎬ 杭州爱思进公司)纯化回
收后ꎬ再利用 T4 DNA连接酶(TaKaRa)在 16℃下
进行平末端连接ꎮ 将连接的质粒转化进大肠杆菌
(Escherichia coli) JM109 中ꎬ对 PCR 筛选获得的
阳性克隆进行序列测定ꎬ测序引物定位于多克隆位
点两侧ꎬ上下游引物分别为 PVX ̄F:5′ ̄AATCAAT ̄
CACAGTGTTGGCTTGC ̄3′ꎻ PVX ̄R: 5′ ̄AGTT ̄
GACCCTATGGGCTGTGTTG ̄3′ꎮ 电泳检测后将
目标重组质粒于-20℃保存备用ꎮ
    以 Pc537的基因组 DNA为模板ꎬ利用 TaKaRa
Ex Taq酶和扩增引物(表 1)进行基因全长扩增ꎬ
具体参照上述方法进行ꎮ 按照 TA 载体试剂盒说
明ꎬDNA 片段利用 TA 连接技术克隆进入 pMD ̄
18T载体(TaKaRa)ꎮ 委托上海生工生物工程股份
有限公司利用通用引物 M13进行插入片段测序ꎮ
1.6  农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导
的瞬时表达
    将重组质粒、阴性对照质粒 pGR107∷Gfp 和
阳性对照质粒 pGR107∷Inf1、pGR107∷Bax [20ꎬ26]
分别通过电转化技术导入农杆菌 GV3101 菌株中ꎮ
转化子接种于 3 mL、含有 50 μg􀅰mL-1卡那霉素
的液体 LB培养基中ꎬ于 28℃恒温摇床振荡(220 r
􀅰min-1)培养 48 hꎮ 然后 4 000 rpm离心 4 min收
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  4期 陈孝仁ꎬ等:辣椒疫霉 CRN编码基因的克隆、转录特征及在与寄主互作中的作用
集菌体ꎬ用 10 mmol􀅰L-1 MgCl2溶液重新悬浮菌
体ꎬ再次离心ꎮ 重复 3 次后ꎬ用 10 mmol􀅰 L-1
MgCl2定容至菌体悬浮液吸光值 OD600 = 0.4 ~ 0.6ꎮ
取由上至下第 3~6片完全展开的本氏烟真叶渗透
接种农杆菌ꎬ用无菌针头在叶片下表皮造成一个微
小伤口ꎬ用无针头的注射器将 20~ 30 μL 农杆菌悬
浮液注射到本氏烟叶片中ꎮ
    为了测试 CRN编码基因是否引起植物细胞坏
死ꎬ分别单独注射含有 CRN编码基因的重组质粒ꎬ
以及对照 pGR107∷Gfp、pGR107∷Inf1、pGR107∷
Bax和 10 mmol􀅰L-1 MgCl2溶液ꎮ 每个 CRN编码
基因和对照均注射 20 个点ꎮ 为了测试 CRN 编码
基因是否抑制植物细胞坏死ꎬ分别单独注射含有
CRN编码基因的重组质粒ꎬ以及对照 pGR107∷
Gfp和 10 mmol􀅰L-1 MgCl2溶液ꎮ 24 h后ꎬ每个注
射点再次注射相同量的含 pGR107∷ Bax 或者
pGR107∷Inf1的农杆菌ꎮ 每个处理组合均注射 20
个点ꎮ 处理过的所有本氏烟均置于 22℃、16 h 光 /
8 h暗交替温室进行培养ꎬ2 d 后每天观察并记录
叶片症状ꎮ
1.7  本氏烟接种、叶片染色和生物量(biomass)分析
1.7.1  根部接种  接种前 1~2 hꎬ浇灌健康的本氏
烟ꎬ以保证接种时土壤湿润ꎮ 接种时ꎬ每株本氏烟
的根部滴加 10 mL新鲜制备的辣椒疫霉游动孢子
悬浮液(1×106个􀅰mL-1)ꎬ以接种无菌水的本氏烟
作为对照ꎮ 所有烟草均置于上述温室进行培养ꎮ
分别在接种后 1.5、3、6、12、24、36和 72 h割取本氏
烟根部(每个时间点均接种 10 株本氏烟)ꎮ 样品
割取后用液氮速冻ꎬ然后于-75℃冰箱保存备用ꎮ
1.7.2  叶片接种  农杆菌注射 48 h 后ꎬ取下注射
的本氏烟叶片ꎬ置于无菌培养皿里进行滤纸保湿ꎬ
然后将 10 μL新鲜培养的 Pc537 的游动孢子悬浮
液(5×105个􀅰mL-1)接种于叶片下表面注射点ꎬ每
隔 12 h观察和记录本氏烟叶片的病斑扩展变化ꎬ
48 h后将叶片进行 trypan blue染色ꎮ
1.7.3  叶片 trypan blue 染色  25℃条件下将接种
的本氏烟叶片置于 Farmer’s溶液(乙酸、乙醇和氯
仿按照 1:6:3的体积比配制)中浸泡 30 s后ꎬ 再置
于 0.05%的 trypan blue 溶液(美国 Sigma-Aldrich
公司)中、25℃下浸泡 12 hꎮ 在用超纯水漂洗干净
叶片表面的染料后ꎬ利用 75%乙醇对叶片进行水
浴脱色ꎮ 被染成蓝色的即为死亡的植物细胞ꎮ 对
叶片进行拍照并测量叶片病斑直径ꎮ
1.7.4  叶片中辣椒疫霉生物量分析  持家基因通
常用于计算被侵染植物组织中病原物与该植物生
物量的相对比例[27ꎬ28]ꎮ 剪取辣椒疫霉游动孢子接
种 48 h后的本氏烟叶片病变部分组织(2×2 cm)ꎬ
利用 CTAB 法提取总 DNA[20]ꎮ 利用本氏烟和辣
椒疫霉各自特异的持家基因 actin 的引物ꎬ通过实
时定量 PCR来标定剪取的叶片组织中辣椒疫霉与
植物生物量的比例ꎮ 辣椒疫霉 actin基因的引物对
序列为:5′ ̄AGGAGATGGCCAAGTTAGC ̄3′和 5′ ̄
CCGACTCATCATACTCGG ̄3′ ꎮ 本氏烟 actin 基
因的引物对序列为: 5′ ̄ACCATCAATGATCG ̄
GAATGG ̄3′和 5′ ̄GCTCATCCTATCAGCAATGC ̄
3′ꎮ 20 μL的实时定量 PCR 反应体系包括:DNA
模板 20 ngꎬ上下游引物(2 μmol􀅰L ̄1) 各 2 μLꎬ
SYBR Green Premix ExTaq (TaKaRa) 10 μLꎬ无核
酸酶的水补齐到 20 μLꎮ PCR反应在 CFX96 荧光
定量 PCR仪(美国 Bio ̄Rad公司)上进行ꎬ程序为:
95℃预变性 10 minꎻ95℃变性 15 sꎬ60℃退火和延
伸共 1 minꎬ在延伸阶段检测荧光强度ꎬ收集信号ꎬ
40个循环ꎮ 扩增结束后ꎬ在 60℃ ~ 95℃做熔解曲
线分析以检测扩增产物的特异性ꎮ 熔解曲线为单
峰时用于后续分析ꎮ 每个样品重复 3 次ꎮ 每对引
物分别设立 3 个不含模板的阴性对照ꎮ 依据标准
曲线法[29]将荧光定量 PCR 所得到的 Ct 值转换为
相对定量数据进行分析ꎮ 实验至少重复 3次ꎮ
2  结果与分析
2.1  辣椒疫霉 CRN编码基因的预测
    利用 tBlastx 程序(期望值 E≤10-70)ꎬ将原
Illumina测序获得的 13个 CRN编码基因的 EST序
列[20]在辣椒疫霉数据库进行序列比对ꎬ获得了这
13个基因的全长序列ꎮ 已知具有功能的疫霉菌
CRN效应分子的长度均在 250 个氨基酸残基以上
以及 N端含有保守的 LFLAK 基序[7ꎬ10ꎬ14]ꎬ据此分
析获得符合上述条件的辣椒疫霉 CRN编码基因为
7个ꎮ 基于这些 CRN 编码基因序列ꎬ设计 7 对
RT ̄PCR引物(表 1)ꎬ用于后续分析ꎮ
2.2  辣椒疫霉 CRN编码基因的转录特征
    辣椒疫霉能够侵染本氏烟[20]ꎮ 为探明 CRN编
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883
 
  4期 陈孝仁ꎬ等:辣椒疫霉 CRN编码基因的克隆、转录特征及在与寄主互作中的作用
码基因在辣椒疫霉侵染时的表达情况ꎬ利用游动孢
子灌根接种 5 ~ 7 叶期本氏烟ꎬ然后分别提取接种
后 1. 5、3、6、12、24、36 和 72 h 的本氏烟根部总
RNAꎬ以无菌水接种的本氏烟根部的总 RNA 作为
对照ꎮ 提取辣椒疫霉 4 个重要发育阶段(菌丝、游
动孢子囊、游动孢子和萌发的休止孢)的总 RNAꎬ
同时分析这 7个 CRN编码基因(表 1)在辣椒疫霉
侵染前期阶段的表达情况ꎮ
    结果显示ꎬ上述 7 个 CRN 编码基因中ꎬ3 个
(Pc20879、Pc559084和 Pc570403)在辣椒疫霉发育
时期或侵染寄主阶段上调表达 (图 1)ꎮ 其中ꎬ
Pc559084仅在辣椒疫霉重要的侵染前期阶段—休
止孢萌发阶段上调表达ꎬ在侵染阶段未检测到该基
因的转录本ꎻPc20879 在辣椒疫霉菌丝、游动孢子
囊和休止孢萌发阶段差异上调表达ꎬ在侵染寄主早
期(1.5 h 和 3 h)也剧烈上调表达ꎬ随后表达量下
降ꎬ至 36 h 表达量最低ꎬ在 72 h 表达量开始升高ꎻ
与前两者相比ꎬPc570403 在辣椒疫霉生长发育阶
段的表达水平较低ꎬ在侵染阶段晚期(36 h 和72 h)
的表达量显著高于其他接种时间点的表达量ꎮ 结
果表明上述 3个基因可能都参与了辣椒疫霉的侵
染过程ꎮ 其余 4 个基因 ( Pc106736、 Pc110274、
Pc537308和 Pc567378)的 RT ̄PCR 引物对不能从
辣椒疫霉发育阶段或侵染寄主阶段的样品中扩增
出目标条带ꎮ
2.3  辣椒疫霉CRN编码基因全长的克隆和序列分析
    经 RT ̄PCR 分析ꎬ获得 3 个差异表达的 CRN
编码基因(Pc20879、Pc559084和 Pc570403)ꎮ 对这
3个基因进行高保真和普通 PCR 扩增、测序ꎬ分别
获得了同一个基因不含信号肽的编码序列以及全
长序列ꎮ 经比较分析ꎬ这些基因序列与辣椒疫霉基
因组数据库注释序列一致ꎮ 将这些开放阅读框序
列提交 GenBank(表 2)ꎮ
    经 SignalP (v3.0)分析氨基酸序列后ꎬ我们发
现ꎬ除蛋白 Pc20879 的隐藏马科夫模型 (Hidden
Markov modelsꎬ HMM)预测值在 0.9以上之外ꎬ其
余所有分值均在 0.5 以下ꎬ说明这 3 个 CRN 效应
分子可能均不含有典型的信号肽(表 2)ꎮ 比较这
3 个 CRN 效应分子的蛋白序列ꎬ可知其均含有
CRN 效应分子保守的 LFLAK 和 HVLVVVP 基
序ꎬ以及 DWL 功能域(图 2)ꎮ 不过ꎬPc570403 的
LFLAK基序为 LFLANꎬPc20879 的 HVLVVVP 基
序中第 5位则由 V变异为 R(图 2)ꎮ 由于 P. infes ̄
tans基因组组装更完整、注释更充分[10]ꎬ本研究比
较了克隆的 P. capsici CRN 编码基因与 P. infes ̄
tans 直系同源基因的相似性ꎮ 如表 2 所示ꎬ
Pc559084与致病疫霉的直系同源基因有 72%的序
列完全相同ꎬ而其余 2个基因与致病疫霉直系同源
基因之间分别只有 27%和 29%的序列完全相同ꎮ
将本研究克隆获得的全长序列与 Stam 等[14]预测
的 CRN 基因序列进行比对ꎬ发现 Pc559084 与
Stam 等[14]预测的 CRN2_1137 相同ꎬ而 Pc20879
和 Pc570403未在 Stam等[14]预测的序列中找到对
应的基因ꎮ
Fig. 1  Expression patterns of three Phytophthora capsici CRN ̄encoding
genes during the developmental and infection stages
MY: Plate ̄grown myceliaꎻ SP: Sporangiaꎻ ZO: Zoosporesꎻ GC: Germinating cystsꎻ Mock: Mock ̄inoculated plantsꎻ
1.5~ 72 h: Nicotiana benthamiana roots at 1.5ꎬ 3ꎬ 6ꎬ 12ꎬ 24ꎬ 36 and 72 h post ̄inoculationꎻ W: Sterile distilled water.
Gene names are listed on the left and the sizes of the RT ̄PCR products are listed on the right.
All the sizes were as expectedꎬ and the experiment was repeated three times.
983
 
植物病理学报 45卷
Fig. 2  Sequence alignment of three CRN proteins of Phytophthora capsici
Full ̄length P. capsici sequences were translated using BioEdit. Boxes denote putative LFLAK
and HVLVVVP motifs. Both motifs are also marked by asterisks for visualization.
The line underlines the DWL domain defined by LFLAK and HVLVVVP motifs.
2.4  辣椒疫霉 CRN效应分子抑制植物的 PCD反应
    致病疫霉 elicitin 蛋白 INF1 和老鼠促凋亡蛋
白 BAX都能够触发植物的程序性细胞死亡ꎬ通常
认为这种反应类似于植物抗病防卫相关的过敏反
应 ( hypersensitive reactionꎬ HR ) [26ꎬ30ꎬ31]ꎮ 因此ꎬ
INF1和 BAX 常用作触发植物 PCD 的阳性对
照[20ꎬ26]ꎮ 农杆菌介导的基因瞬时异源表达已经应
用于卵菌等植物病原菌效应分子的功能分析之
中[21ꎬ32]ꎮ 本研究将获得的 3 个差异表达的 CRN
编码基因(Pc20879、Pc559084 和 Pc570403)分别
克隆进入 PVX双元表达载体 pGR107ꎬ利用农杆菌
介导的方法在本氏烟叶片内进行了基因瞬时表达ꎮ
结果显示ꎬ阳性对照 Bax和 Inf1在注射 4 d后均激
发本氏烟叶片产生了 PCDꎬ叶肉组织出现坏死ꎻ而
CRN编码基因和阴性对照 Gfp 一样ꎬ均不能诱导
本氏烟产生 PCD(图 3 ̄A)ꎬ到注射后第 20 d 亦未
见坏死反应ꎬ表明这 3 个 CRN 编码基因不具有激
发植物产生 PCD的功能ꎮ
    本研究进一步分析了这些 CRN编码基因是否
具有抑制植物 PCD 的功能ꎮ 结果如图 3 所示ꎬ
CRN编码基因 Pc559084 不能抑制由 Inf1 引起的
植物 PCD(图 3 ̄B)ꎬ但能够抑制由 Bax引起的植物
PCD (图 3 ̄C )ꎻ Pc570403 则均能抑制由 Inf1
(图 3 ̄D)和 Bax (图 3 ̄E) 引起的植物 PCDꎻ而
Pc20879则均不能抑制由 Inf1(图 3 ̄F)和 Bax(图
3 ̄G)所引起的植物 PCDꎮ 结果表明 Pc559084 和
Pc570403可能具有毒性因子的功能ꎮ
2.5  辣椒疫霉 CRN效应分子促进病原菌侵染植物
    为进一步明晰辣椒疫霉 CRN效应分子是否具
有毒性功能ꎬ本研究利用 Pc537 接种已经表达
CRN编码基因 Pc559084 或 Pc570403 的本氏烟叶
片ꎬ测试在 Pc559084 或 Pc570403 表达的情况下ꎬ
病原菌的侵染是否更加剧烈ꎮ 结果如图 4所示ꎬ辣
椒疫霉菌株 Pc537在表达 Pc559084的叶片上产生
的病斑(平均直径 d = 1.6 cm)显著大于(P<0.01)
在阴性对照 Gfp 叶片上产生的病斑(d = 0.7 cm)ꎬ
病斑直径比值约为 2.3(图 4 ̄A)ꎻ而表达 Pc570403
的叶片上形成的病斑(d = 0.7 cm)与对照(d = 0.6
cm)相比没有显著差异(P<0.01)ꎬ病斑直径比值
接近 1(图 4 ̄B)ꎮ
    为精确衡量在表达 Crn 基因和 Gfp 基因的情
况下辣椒疫霉的侵染扩展差异ꎬ利用实时定量
PCR比较被侵染组织中辣椒疫霉与植物 actin 基
因的 DNA量之比ꎬ来评价不同情况下被侵染组织
中辣椒疫霉的生物量( biomass) 积累ꎮ 结果如图
4C所示ꎬ在浸润 Pc559084的叶片内ꎬ辣椒疫霉与本
氏烟生物量之比(55%)显著大于在浸润 Gfp叶片中
的两者之比(20%)(P<0.01)ꎻ而在浸润Pc570403
093
 
  4期 陈孝仁ꎬ等:辣椒疫霉 CRN编码基因的克隆、转录特征及在与寄主互作中的作用
Fig. 3  Transient assays of Phytophthora capsici CRN effectors in Nicotiana benthamiana leaves
A: Pc20879ꎬ Pc559084 and Pc570403 can not trigger cell death in N. benthamiana. The plant leaves were infiltrated with
A. tumefaciens ( strain GV3101) cells to express P. infestans Inf1ꎬ pro ̄apoptotic mouse Bax ( positive controlsꎬ i. e. PCD
triggers) or Gfp (negative control) . Photographs were taken at 4 d after infiltration. B ̄G: Pc20879ꎬ Pc559084 and Pc570403
suppress cell death caused by Inf1 or Bax in N. benthamiana. Both top left and top right sites were infiltrated with the same Crn
gene. The same PCD trigger was employed in each leaf. Three agro ̄infiltration sites on the left side of the main vein in each N.
benthamiana leaf expressed Pc559084 only (Bꎬ C)ꎬ or Pc570403 only (Dꎬ E) or Pc20879 only (Fꎬ G) ( top left)ꎻ Gfp only
(middle left) and 10 mmol􀅰L-1 MgCl2 buffer only (bottom left) . The other three sites on the right side in each leaf expressed
Crn gene ( top right)ꎬ Gfp (middle right)ꎬ both of which were challenged with A. tumefaciens expressing Inf1 (Bꎬ Dꎬ F) or
Bax (Cꎬ Eꎬ G)ꎬ and PCD trigger itself (bottom right) . Photographs were taken at 5 d after cell death inducer infiltration. The
circles indicate the agroinfiltration areas.
Fig. 4  Expression of a CRN effector in Nicotiana benthamiana increased
susceptibility of the plant to Phytophthora capsici
Aꎬ B: Photographs were from P. capsici infected leaves. Leaf regions transiently expressing CRN genes Pc559084 (A)ꎬ Pc570403
(B) or the control Gfpꎬ and inoculated with P. capsici for 48 hoursꎬ were stained with trypan blue. C: Infection was quantified
using quantitative real ̄time PCR to measure the ratios of P. capsici and N. benthamiana DNA at 48 h post ̄inoculation. Statistical
analysis was performed by Student′s t ̄test (asterisk indicates P<0.01) . Bars represent standard errors from three technical replicates.
的叶片内ꎬ辣椒疫霉与本氏烟生物量之比(32%)
与对照中的两者生物量之比(36%)没有显著差异
(图 4 ̄C)ꎮ 该结果表明ꎬPc559084 的表达促进了
辣椒疫霉在叶片内的扩展ꎮ 上述病斑大小测量数
据和生物量积累比较结果说明ꎬPc559084 的表达
能够显著促进辣椒疫霉侵染寄主植物ꎮ
3  讨论
    尽管辣椒疫霉危害多种作物ꎬ常给农业生产造
成重大损失ꎬ但目前我们对其致病分子机制了解甚
少ꎮ 普遍认为ꎬ在侵染过程中ꎬ疫霉菌通过表达一
系列的效应分子(如 CRN、RXLR 等)对寄主的防
193
 
植物病理学报 45卷
卫机制进行调控ꎬ以成功侵染和定殖[4]ꎬ但目前关
于这些效应分子的表达模式、功能和作用机制的研
究尚待深入ꎮ 最近ꎬStam 等[14]通过生物信息学分
析ꎬ预测出辣椒疫霉基因组中 84个全长的 CRN编
码基因ꎬ并且利用 microarray对其进行了侵染阶段
的表达分析ꎬ发现其中 49 个基因(58%)的表达模
式分为两类:第一类是在侵染早期阶段上调表达ꎬ
但在随后的活体营养阶段表达量下降ꎬ到侵染后期
又上调表达ꎻ第二类是在侵染早期几乎不表达或者
表达量低ꎬ但在随后的阶段表达量升高ꎮ 本研究对
我们前期辣椒疫霉转录组测序产生的 13 个 CRN
编码基因进行数据库序列比对和分析后ꎬ对其中具
有全长序列的 7 个基因(表 1)进行了侵染阶段的
表达分析ꎬ在能够扩增出特异条带的 3 个基因中ꎬ
Pc20879的表达符合第一类表达模式ꎬPc570403的
表达则符合第二类表达模式ꎻ 但未检测到
Pc559084 在侵染阶段的转录本ꎬ表明其表达在侵
染阶段可能受到抑制(图 1)ꎮ Haas等[10]和 Kunje ̄
ti等[33]也报道了在侵染阶段疫霉菌的 CRN 编码
基因表达受抑制的类似结果ꎮ 而 Ye 等人[34]报道
大豆疫霉的 CRN 编码基因在侵染阶段上调表达ꎮ
这些结果说明辣椒疫霉和其他疫霉种一样在侵染
阶段启动 CRN编码基因的表达ꎬ但是具体的表达
时机可能不同ꎮ 本研究进一步分析上述 3 个基因
在辣椒疫霉生长发育阶段的转录水平ꎬ发现它们在
这些阶段差异表达ꎻ并且 Pc559084 在休止孢萌发
阶段上调表达ꎬ显著高于其他发育阶段的表达水平
(图 1)ꎬ表明该基因在辣椒疫霉的萌发侵入期可能
起着重要作用ꎮ 不同研究组也报道疫霉菌 CRN编
码基因在休止孢萌发等侵染前期阶段上调表
达[34]ꎮ 这些结果表明 CRN 编码基因在疫霉菌生
长发育和侵染过程起着重要作用ꎮ
    根据转录分析结果ꎬ本研究利用基因瞬时表达
系统对 CRN 编码基因 ( Pc20879、 Pc559084 和
Pc570403)的功能进行了分析ꎬ结果发现这 3 个
CRN效应分子单独表达都不能触发寄主的 PCD
(图 3)ꎮ 虽然 CRN基因最初是从引起植物产生坏
死反应的疫霉菌 EST 中筛选得到ꎬ但目前发现仅
有少数疫霉菌 CRN 效应分子能够引起植物的
PCDꎬ因此引起植物 PCD可能不是 CRN 效应分子
的主要性状[10ꎬ14~16]ꎮ 上述 CRN 编码基因在辣椒
疫霉侵染前期和侵染时期差异上调表达ꎬ那么它们
是否有助于病原菌侵染寄主植物? 目前已报道疫
霉菌多个效应分子能够抑制植物的 PCD 反
应[16ꎬ20ꎬ26ꎬ27ꎬ35ꎬ36]ꎮ Liu等[16]报道ꎬ大豆疫霉的 CRN
蛋白 PsCRN115 能够抑制 PsojNIP 和 PsCRN63 触
发的植物 PCDꎮ 本研究组已发现辣椒疫霉 CRN
效应分子 Pc506611 能够抑制由 INF1、BAX、Psoj ̄
NIP和 PsCRN63等 7种坏死激发子触发的本氏烟
的 PCD[20]ꎮ 在本研究中ꎬ我们利用基因瞬时表达
系统又获得了 2 个能抑制本氏烟 PCD 的 CRN 效
应分子(Pc559084 和 Pc570403) (图 3 ̄B ~ G)ꎮ 植
物 PCD或者 HR是植物有效抵抗活体营养和半活
体营养病原物入侵的防卫机制[37]ꎮ 一般认为ꎬ抑
制了植物 PCD即抑制了植物的防卫反应ꎬ病原物
抑制或者延缓植物 PCD的发生有助于自身的入侵
和定殖ꎮ 因此ꎬ如同大豆疫霉一样[26ꎬ38]ꎬ利用 CRN
等效应分子抑制或者延缓植物 PCD 的发生ꎬ很可
能是 P. capsici主要的致病策略ꎮ
    基因转录分析表明ꎬCRN 编码基因 Pc559084
在重要的侵染前期阶段—休止孢萌发阶段上调表
达ꎬ但在侵染阶段其表达受到抑制(图 1)ꎬ暗示着
该基因在辣椒疫霉侵染过程中可能起着重要作用ꎮ
基于 PVX的基因瞬时表达系统利用了病毒的系统
侵染特性而能在茄科植物体内过量表达目的基
因[21]ꎮ 本研究利用辣椒疫霉接种表达 CRN 编码
基因 Pc559084的植物ꎬ发现该效应分子的表达显
著促进病原菌侵染寄主植物(图 4)ꎮ 已有实验数
据表明ꎬ疫霉菌利用 RXLR 效应分子操控植物的
生长、发育和防卫机制ꎬ以利于自身的侵染和定
殖[4ꎬ5ꎬ27ꎬ28ꎬ39]ꎮ 因此ꎬ疫霉菌 CRN 效应分子可能和
RXLR效应分子一样ꎬ在侵染过程中起着毒性因子
的作用ꎬ促进病原菌的侵染ꎮ 但是也有研究报道ꎬ
大豆疫霉致病必需的效应分子 PsCRN115 能够抑
制烟草疫霉(P. parasitica)对本氏烟的侵染ꎬ该文
作者分析认为是本氏烟识别了不亲和的大豆疫霉
的 PsCRN115 后引发了植物对烟草疫霉的抗
性[40]ꎮ 因此ꎬ不同 CRN效应分子的具体功能和作
用机制有待深入研究ꎮ
    已有研究证明致病疫霉的一些 CRN效应分子
进入到寄主植物的细胞核内起作用[7]ꎮ Stam
等[19]分析了 11个辣椒疫霉 CRN效应分子的 C端
序列ꎬ发现它们也能够进入植物细胞核ꎮ 本研究获
得的辣椒疫霉 CRN效应分子是否也进入植物细胞
293
 
  4期 陈孝仁ꎬ等:辣椒疫霉 CRN编码基因的克隆、转录特征及在与寄主互作中的作用
核来促进侵染? 现有研究结果是否意味着:在侵染
过程中疫霉菌通过分泌 CRN效应分子进入植物细
胞核来促进侵染? 证实和鉴定疫霉菌效应分子的植
物靶标和参与的相关信号途径ꎬ能够进一步明确效应
分子的功能ꎬ有助于理解疫霉菌与植物互作的分子机
制[5ꎬ41]ꎮ 未来的工作也应该研究辣椒疫霉 CRN效应
分子的植物靶标及其两者之间的互作机制ꎮ
    本研究通过序列分析、转录分析、基因克隆和
基因瞬时表达分析ꎬ获得了 2 个可以抑制本氏烟
PCD 的辣椒疫霉 CRN 编码基因 ( Pc559084 和
Pc570403)ꎬ而且发现 Pc559084 能够促进病原菌
侵染寄主植物ꎮ 这些研究结果加深了我们对辣椒
疫霉 CRN效应分子的认识ꎬ为了解疫霉菌与植物
互作机制、设计植物抗疫病策略奠定了坚实基础ꎮ
参考文献
[1]   Erwin D Cꎬ Riberro O K. Phytophthora diseases
worldwide [M] . St Paul: APS Pressꎬ 1996. 1-10.
[2]   Hausbeck M Kꎬ Lamour K H. Phytophthora capsici on
vegetable crops: research progress and management
challenges [J] . Plant Diseaseꎬ 2004ꎬ 88: 1292-1303.
[3]   Lamour K Hꎬ Stam Rꎬ Jupe Jꎬ et al. The oomycete
broad ̄host ̄range pathogen Phytophthora capsici [ J] .
Molecular Plant Pathologyꎬ 2012ꎬ 13: 329-337.
[4]   Kamoun S. A catalogue of the effector secretome of
plant pathogenic oomycetes [ J] . Annual Review of
Phytopathologyꎬ 2006ꎬ 44:41-60.
[5]   Wawra Sꎬ Belmonte Rꎬ Löbach Lꎬ et al. Secretionꎬ
delivery and function of oomycete effector proteins
[J] . Current Opinion in Microbiologyꎬ 2012ꎬ 15(6):
685-691.
[6]   Torto T Aꎬ Li Sꎬ Styer Aꎬ et al. EST mining and
functional expression assays identify extracellular effec ̄
tor proteins from the plant pathogen Phytophthora [J] .
Genome Researchꎬ 2003ꎬ 13:1675-1685.
[7]   Schornack Sꎬ van Damme Mꎬ Bozkurt T Oꎬ et al.
Ancient class of translocated oomycete effectors targets
the host nucleus [ J ] . Proceedings of the National
Academy of Sciences of USAꎬ 2010ꎬ 107: 17421 -
17426.
[8]   Tyler B Mꎬ Tripathy Sꎬ Zhang Xꎬ et al. Phytophthora
genome sequences uncover evolutionary origins and
mechanisms of pathogenesis [J] . Scienceꎬ 2006ꎬ 313:
1261-1266.
[9]   Gaulin Eꎬ Madoui M Aꎬ Bottin Aꎬ et al. Transcrip ̄
tome of Aphanomyces euteiches: new oomycete puta ̄
tive pathogenicity factors and metabolic pathways [ J] .
PLoS ONEꎬ 2008ꎬ 3: e1723.
[10] Haas B Jꎬ Kamoun Sꎬ Zody M Cꎬ et al. Genome
sequence and analysis of the Irish potato famine
pathogen Phytophthora infestans [ J] . Natureꎬ 2009ꎬ
461: 393-398.
[11] Levesque C Aꎬ Brouwer Hꎬ Cano Lꎬ et al. Genome
sequence of the necrotrophic plant pathogen Pythium
ultimum reveals original pathogenicity mechanisms and
effector repertoire [ J] . Genome Biologyꎬ 2010ꎬ 11:
22.
[12] Links Mꎬ Holub Eꎬ Jiang Rꎬ et al. De novo sequence
assembly of Albugo candida reveals a small genome
relative to other biotrophic oomycetes [ J ] . BMC
Genomicsꎬ 2011ꎬ 12: 503.
[13] Lamour K Hꎬ Mudge Jꎬ Gobena Dꎬ et al. Genome
sequencing and mapping reveal loss of heterozygosity
as a mechanism for rapid adaptation in the vegetable
pathogen Phytophthora capsici [ J] . Molecular Plant-
Microbe Interactionsꎬ 2012ꎬ 25(10): 1350-1360.
[14] Stam Rꎬ Jupe Jꎬ Howden A J Mꎬ et al. Identification
and characterisation CRN effectors in Phytophthora
capsici shows modularity and functional diversity [ J] .
PLoS Oneꎬ 2013ꎬ 8(3): e59517.
[15] Shen Dꎬ Liu Tꎬ Ye Wꎬ et al. Gene duplication and
fragment recombination drive functional diversification
of a superfamily of cytoplasmic effectors in Phytoph ̄
thora sojae [J] . PLoS Oneꎬ 2013ꎬ 8(7): e70036.
[16] Liu Tꎬ Ye Wꎬ Ru Yꎬ et al. Two host cytoplasmic
effectors are required for pathogenesis of Phytophthora
sojae by suppression of host defenses [ J ] . Plant
Physiologyꎬ 2011ꎬ 155: 490-501.
[17] van Damme Mꎬ Bozkurt T Oꎬ Cakir Cꎬ et al. The
Irish potato famine pathogen Phytophthora infestans
translocates the CRN8 kinase into host plant cells [ J] .
PLoS Pathogensꎬ 2012ꎬ 8: e1002875.
[18] Liu T L. Functional characterizations of the CRN
effectors in Phytophthora sojae ( in Chinese) [D] .
Nanjing: Nanjing Agricultural University (南京:南京
农业大学)ꎬ 2010.
[19] Stam Rꎬ Howden A Jꎬ Delgado ̄Cerezo Mꎬ et al. Charac ̄
terization of cell death inducing Phytophthora capsici
CRN effectors suggests diverse activities in the host
nucleus [J]. Frontiers in Plant Scienceꎬ 2013ꎬ 4ꎬ 387.
[20] Chen X Rꎬ Xing Y Pꎬ Li Y Pꎬ et al. RNA ̄Seq reveals
393
 
植物病理学报 45卷
infection ̄related gene expression changes in Phytoph ̄
thora capsici [J] . PLoS Oneꎬ 2013ꎬ 8(9): e74588.
[21] Chen X Rꎬ Wang Y C. Advances on the methods used
for the functional analysis of oomycete genes ( in Chi ̄
nese) [ J] . Journal of Agricultural Biotechnology (农
业生物技术学报)ꎬ 2012ꎬ 20(5): 568-575.
[22] Hall T A. BioEdit: a user ̄friendly biological sequence
alignment editor and analysis program for Windows
95 / 98 / NT [ J ] . Nucleic Acids Symposium Seriesꎬ
1999ꎬ 41: 95-98.
[23] Bendtsen J Dꎬ Nielsen Hꎬ von Heijne Gꎬ et al. Im ̄
proved prediction of signal peptides: SignalP 3.0 [ J] .
Journal of Molecular Biologyꎬ 2004ꎬ 340: 783-795.
[24] Rozen Sꎬ Skaletsky H. Primer3 on the WWW for
general users and for biologist programmers [ J ] .
Methods in Molecular Biologyꎬ 2000ꎬ 132:365-386.
[25] Lu Rꎬ Malcuit Iꎬ Moffett Pꎬ et al. High throughput
virus-induced gene silencing implicates heat shock pro ̄
tein 90 in plant disease resistance [ J] . The EMBO
Journalꎬ 2003ꎬ 22(21):5690-5699.
[26] Wang Qꎬ Han Cꎬ Ferreira A Oꎬ et al. Transcriptional
programming and functional interactions within the
Phytophthora sojae RXLR effector repertoire [ J ] .
Plant Cellꎬ 2011ꎬ 23(6):2064-2086.
[27] Dong Sꎬ Yin Wꎬ Kong Gꎬ et al. Phytophthora sojae
avirulence effector Avr3b is a secreted NADH and
ADP - ribose pyrophosphorylase that modulates plant
immunity [ J ] . PLoS Pathogensꎬ 2011ꎬ 7 ( 11 ):
e1002353.
[28] Yu Xꎬ Tang Jꎬ Wang Qꎬ et al. The RxLR effector
Avh241 from Phytophthora sojae requires plasma
membrane localization to induce plant cell death [ J] .
New Phytologistꎬ 2012ꎬ 196: 247-260.
[29] Chen X Rꎬ Zhang B Yꎬ Xing Y Pꎬ et al. Selection of
internal control genes for real ̄time RT ̄PCR data nor ̄
malization in Phytophthora cactorum ( in Chinese )
[J] . Chinese Agricultural Science Bulletin (中国农学
通报)ꎬ 2012ꎬ 28(30):201-207.
[30] Lacomme Cꎬ Santa Cruz S. Bax ̄induced cell death in
tobacco is similar to the hypersensitive response [ J] .
Proceedings of the National Academy of Sciences of
USAꎬ 1999ꎬ 96: 7956-7961.
[31] Baek Dꎬ Nam Jꎬ Koo Y Dꎬ et al. Bax ̄induced cell
death of Arabidopsis is meditated through reactive
oxygen-dependent and ̄independent processes [ J ] .
Plant Molecular Biologyꎬ 2004ꎬ 56: 15-27.
[32] Kanneganti T Dꎬ Huitema Eꎬ Kamoun S. In planta
expression of fungal and oomycete effectors [ A ] .
Ronald P. Plant ̄Pathogen Interactions [M] . Totowa:
Humana Pressꎬ 2007. 35-43.
[33] Kunjeti S Gꎬ Evans T Aꎬ Marsh A Gꎬ et al. RNA ̄Seq
reveals infection ̄related global gene changes in Phyto ̄
phthora phaseoliꎬ the causal agent of lima bean downy
mildew [ J] . Molecular Plant Pathologyꎬ 2012ꎬ 13:
454-466.
[34] Ye Wꎬ Wang Xꎬ Tao Kꎬ et al. Digital gene expression
profiling of the Phytophthora sojae transcriptome [ J] .
Molecular Plant ̄Microbe Interactionsꎬ 2011ꎬ 24:1530-
1539.
[35] Bos J I Bꎬ Kanneganti T Dꎬ Young Cꎬ et al. The
C ̄terminal half of Phytophthora infestans RXLR
effector AVR3a is sufficient to trigger R3a ̄mediated
hypersensitivity and suppress INF1 ̄induced cell death
in Nicotiana benthamiana [ J] . Plant Journalꎬ 2006ꎬ
48: 165-176.
[36] Dou Dꎬ Kale S Dꎬ Wang Xꎬ et al. Conserved C ̄termi ̄
nal motifs required for avirulence and suppression of
cell death by Phytophthora sojae effector Avr1b [ J] .
Plant Cellꎬ 2008ꎬ 20: 1118-1133.
[37] Clem R J. Baculoviruses and apoptosis: a diversity of
genes and responses [J] . Current Drug Targetsꎬ 2007ꎬ
8: 1069-1074.
[38] Tyler B M. Entering and breaking: virulence effector
proteins of oomycete plant pathogens [J] . Cell Micro ̄
biologyꎬ 2009ꎬ 11: 13-20.
[39] Pais Mꎬ Win Jꎬ Yoshida Kꎬ et al. From pathogen
genomes to host plant processes: the power of plant
parasitic oomycetes [ J] . Genome Biologyꎬ 2013ꎬ 14
(6): 211.
[40] Liu T Lꎬ Ru Y Yꎬ Liu Lꎬ et al. The mechanism analy ̄
sis of induced disease resistance in Nicotiana benthami ̄
ana triggered by effector PsCRN115 of Phytophthora
sojae ( in Chinese ) [ J ] . Journal of Nanjing
Agricultural University (南京农业大学学报)ꎬ 2012ꎬ
35(4): 65-68.
[41] Dong Sꎬ Stam Rꎬ Cano L Mꎬ et al. Effector speciali ̄
zation in a lineage of the Irish potato famine pathogen
[J] . Scienceꎬ 2014ꎬ 343(6170): 552-555.
责任编辑:李晖
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