泡桐丛枝植原体是引起泡桐丛枝病(Paulownia withes’broom,Pa WB)的病原微生物,患病泡桐通常表现出丛枝、花变叶和节间缩短等症状。Pa WB严重制约了泡桐产业发展的进程,是急需解决的林业问题之一。虽然过去科研工作者对Pa WB发生机理和防治方法进行了大量的研究,找出了一些与Pa WB发生相关的基因和致病因子,但Pa WB发生的分子机制仍未完全阐述清楚。因此,本研究以丛枝植原体效应子Pawb20为研究对象,探究其引起Pa WB发生的分子机制,现将研究结果归纳如下:1、发现并验证泡桐丛枝植原体Pawb20为丛枝植原体致病效应子。首先验证Pawb20信号肽具有分泌功能,证明Pawb20是分泌蛋白。烟草叶片和selleck化学原生质体亚细胞定位结果均表明,Pawb20定位在细胞膜、细胞核和细胞质中。通过基因枪轰击烟草叶片,分别观察Pawb20-GFP在正常和胞间连丝抑制剂处理的细胞间运动情况,结果表明,Pawb20可通过胞间连丝在diABZI STING agonist细胞培养薄壁细胞间移动。此外,发现了Pawb20能够引起拟南芥、毛果杨和泡桐均出现丛枝表型。2、发现了Pawb20的泡桐受体蛋白为PfSPL10,并可与DSK2b和PfSPL10形成异源多聚体。采用GST Pull-down-MS和Y2H两种方法,找出Pawb20在泡桐体内的305个潜在互作蛋白。通过Y2H、Co-IP、Bi FC和GST-Pull-down方法验证了Pawb20与PfSPL10蛋白存在互作关系,发现PfSPL10~(SBP)是Pawb20与PfSPL10互作的关键结构域。同时Pawb20与DSK2b、PfSPL1和PfSPL10形成异源多聚体。3、Pawb20通过26S蛋白酶体途径可使PfSPL10发生降解。通过Pawb20和PfSPL10植物共表达分析结果表明,效应子Pawb20在转录水平对PfSPL10无影响,但在影响翻译水平PfSPL10的降解。进一步研究发现,患病白花泡桐幼苗中PfSPL10发生泛素化,且通过26S蛋白酶体途径促进其降解,从而打破了PfSPL10在体内的平衡,引起泡桐出现丛枝表型。以PfSPL10为酵母诱饵蛋白筛选PFMexican traditional medicineI核c DNA文库,发现31个与PfSPL10潜在的互作蛋白,并采用Y2H、GST-Pull-down和Bi FC均验证了和26S蛋白酶体亚基PfRPT5分别与PfSPL10相互作用。推测PfSPL10可能通过E3连接酶PfBTBa到26S蛋白酶体PfBTBa亚基降解。4、综合分析PfWOX基因家族及验证PfSPL10与PfWOX4互作。PfWOX基因家族成员进行基因鉴定、系统进化、共线性、基因结构和顺式作用元件等生物信息学分析,并结合植原体感染PfWOXs基因响应和PfSPL10潜在互作蛋白的分析,发现PfWOX4出现的频率最高,因此我们对PfSPL10与PfWOX4进行Y2H、GST-Pull-down和Bi FC验证,均证明了PfSPL10与PfWOX4之间存在相互作用。5、PfWOX4通过影响IAA含量引起植物丛枝表型。首先共表达分析发现PfWOX4的蛋白丰度在PfSPL10和PfWOX4共表达系统中显著降低,表明PfSPL10抑制PfWOX4的蛋白表达。另外,拟南芥中过表达PfWOX4可引起生长速度减慢和丛枝表型,其IAA含量降低。我们根据PfWOX4过表达引起IAA变化与PF、PFI、Pfspl10突变体和Pfspl10突变体回补中IAA含量变化相比较,发现IAA含量与植株的分枝趋势相反。同时,我们采用外源NAA处理PFI幼苗,反向验证了IAA可抑制PFI分枝表型,使其表型转变为健康苗状态。综上所述,本研究鉴定了Pawb20引起泡桐丛枝的致病性,并证明了Pawb20与PfSPL10互作关系,通过26S蛋白酶体系统降解,解除了PfSPL10对PfWOX4的抑制作用,从而引起植物体内IAA含量的变化,最终引起植物出现丛枝表型。初步绘制了关于Pawb20引起泡桐丛枝的分子机制模型图。该结果可以为泡桐与植原体之间的相互作用提供了初步见解,并为抗病新品种培育和Pa WB防治药物研发等提供理论依据。