小麦蓝矮病(Wheatbluedwarf,WBD)是我国西北麦区一种重要植原体病害,在我国西部地区危害严重。本研究以WBD植原体IMP为诱饵,利用膜蛋白酵母双杂交技术筛选感染WBD植原体的异沙叶蝉膜系统cDNA文库,筛选获得与异沙叶蝉互作的蛋白,以期为研究二者互作,进而通过阻断叶蝉传播途径控制病害发展。
一、诱饵载体的构建及功能检测
WBD植原体IMP具有2个跨膜区影响其在大肠杆菌中表达。因此本试验切除了跨膜区,对bp的核心序列以及两端的SfiⅠ酶切位点进行全基因合成,诱饵质粒测序表明插入序列完全正确,载体构建成功。功能检测结果显示:pBT3STE-IMP+pOst1-NubI在DDO、TDO、QDO培养基均能生长,说明诱饵载体在酵母中正确表达,激活下游报告基因;pBT3STE-IMP+pPR3-N不能在TDO、QDO培养基上生长,表明诱饵载体无自激活活性(图1)。
二、诱饵载体筛选异沙叶蝉cDNA文库
将诱饵载体pBT3STE-IMP与异沙叶蝉文库质粒共转酵母NMY32后得到的总菌落数为1.2×CFU,转化效率为4.8×CFU,符合文库筛选条件。诱饵载体从异沙叶蝉cDNA文库中筛选得到30个阳性克隆。测序结果经NCBI比对、分析,获得13个基因的非全长序列,编码8种候选蛋白。二次共转验证和β-半乳糖苷酶检测显示8种候选蛋白与WBD植原体IMP互作(图2)。
三、生物信息学分析
GO注释分析表明8种互作蛋白参与包括线粒体的电子运输、蛋白质折叠,基于微管蛋白的生物过程、信号转导、ATP合成、核酸代谢过程等;分子功能包括GTP酶活性、细胞骨架结构分子活性、质子跨膜转运、顺反异构酶活性、蛋白磷酸酶活性等。8种互作蛋白存在线粒体、核糖体、细胞骨架和细胞质中(图3)。参考KEGG数据库,这些蛋白参与内吞作用、能量代谢、运输和分解代谢通路等。
小麦蓝矮病由异沙叶蝉专化性持久传播,目前尚不清楚二者之间的互作机制。本研究利用酵母双杂交方法研究WBD植原体IMP和异沙叶蝉的互作,以WBD植原体IMP为诱饵,筛选文库得到8种异沙叶蝉互作蛋白参与8个分子功能,7个生物过程,参与内吞作用、能量代谢、运输和分解代谢通路等。