甘蔗(Saccharum officinarum)是我国主要的糖料作物,在我国南方广为种植。甘蔗线条花叶病毒(sugarcane streak mosaic virus,SCSMV)是甘蔗花叶病的主要病原之一,SCSMV编码的P1蛋白在病毒致病过程中具有重要作用,但其参与病毒和植物相互作用的分子机制尚不明确。本实验通过基于马铃薯病毒X(potato virus X,PVX)的表达系统,使用新开发的4D蛋白质组学方法,鉴定了 P1SCSMV异源表达中的差异累积蛋白(DAPs)。采用qRT-RCR和Western blot分析评估数据的可信度和准确度。接着通过基于烟草脆裂病毒(tobacco rattle virus,TRV)介导的基因沉默(Virus-induced gene silencing,VIGS)对4个候选基因进行了功能研究,包括2个高度上调的基因(NbEAS和NbECA)和2个显著下调的基因(NbASP和NbXTH1)。发现沉默NbXTH1基因本氏烟植株表现出叶片皱缩卷曲的症状,表明了沉默NbXTH1基因对本氏烟产生了影获悉更多响。并且进一步测定发现在转基因P1 SCSMV本氏烟和侵染SCSMV的甘蔗中NbXTH1表达水平均受到P1SCSMV的抑制。为明确P1SCSMV在本氏烟体内如何抑制NbXTH1的相对表达量,验证了直接作用于NbTransjugular liver biopsyXTH1上游的转录因子NbBES1是否与P1SCSMV存在互作关系。结果发现在体内和体外,P1SCSMV均直接与转录因子NbBES1发生相互作用。这种相互作用抑制了 NbBES1与NbXTH1启动子区E-box元件的结合,并干扰了植物中NbXTH1的正常转录。XTH基因具有时空表达特异性,参与植物细胞壁重塑、植物生长发育、响应逆境胁迫等多种生物学功能。本研究通过瞬时表达NbXTH1基因,TRV沉默NbXTH1基因以及转基因超表达NbXTH1本氏烟处理进行接种病毒和真菌来鉴定其广谱抗病的能力,结果显示NbXTH1蛋白的存在提高了本氏烟对植物病毒和真菌的抗性,即NbXTH1蛋白具有一定的广谱抗病能力。XTH能够催化木葡聚糖分子的水解与合成以及参与木聚糖的降解。木葡聚糖和木聚糖是半纤维素的主要成分。为了进一步探究NbXTH1基因的抗病机理,本研究检测了在转基因P1SCSMV本氏烟和SCSMV侵染甘蔗细胞壁中木葡聚糖和木聚糖的含量,发现木葡聚糖含量降低,木聚糖含量增加。通过透射电镜发现转基因NbXTH1本氏烟植株的细胞壁宽度比非转基因植株的细胞壁厚。喷施NbXTH1selleck激酶抑制剂底物小分子木葡聚糖溶液也证实木葡聚糖影响了植株的抗病能力。综上结果表明NbXTH1通过调控木葡聚糖和木聚糖在细胞壁中的含量分布,从而使细胞壁超微结构发生改变,在抵抗植物病毒和真菌的入侵中发挥作用。本研究基于SCSMV编码的P1蛋白是一个致病因子,通过4D蛋白质组学方法筛选鉴定出了差异表达蛋白NbXTH1,同时发现了 P1SCSMV直接与转录因子NbBES1发生相互作用抑制了 NbBES1与NbXTH1启动子区E-box元件的结合,干扰了 NbXTH1的正常转录。验证了 NbXTH1通过调控细胞壁中木葡聚糖和木聚糖含量控制细胞壁结构,从而发挥广谱抗病能力。为NbXTH1参与生物胁迫提供了直接证据,也为小分子木葡聚糖和广谱抗病基因XTH在作物育种中的应用提供了基础。