水稻XA13互作蛋白OsP20L和OsHMGB1的功能解析.pdf

1、由黃單胞桿菌水稻致病變種(Xanthomonasoryzae pv.oryzae)引起的白葉枯病是水稻生產(chǎn)上的重要的細菌性病害，實踐經(jīng)驗表明，利用優(yōu)異抗病基因、培育具有高效廣譜抗性的優(yōu)質(zhì)品種是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中防治白葉枯病最經(jīng)濟有效的措施。對白葉枯病抗性基因作用機理的深入研究可以有效合理利用抗病基因，這對防治水稻病害有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。
　　水稻白葉枯病抗性基因xa13是一個完全隱性基因，對菲律賓系生理小種6(PXO99)具有專化

2、抗性。其等位基因Xa13能被白葉枯病菌PXO99誘導(dǎo)表達，被認為是感病必需基因。然而其感病的作用機理尚未明晰，本實驗室的前期工作中篩選到了XA13的互作蛋白OsP20L和OsHMGB1，結(jié)構(gòu)和同源性分析暗示它們廣泛參與植物免疫反應(yīng)。
　　為驗證互作蛋白OsP20L和OsHMGB1在Xa13介導(dǎo)的水稻對PXO99感病過程中的功能，本研究通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化法分別獲得兩個互作蛋白在感病材料中花11和抗病材料IRBB13中超量和抑制

3、表達的轉(zhuǎn)基因植株。接種實驗發(fā)現(xiàn)，在感病材料中花11中抑制基因OsP20L或OsHMGB1的表達都顯著增強了水稻對PXO99的抗性;而在抗病材料IRBB13中超量表達OsP20L或OsHMGB1皆能削弱xa13介導(dǎo)的抗性，使水稻表現(xiàn)為感病;并且通過轉(zhuǎn)基因植株T1代的共分離分析和細菌生長量分析驗證了這一現(xiàn)象。在中花背景下，盡管超量表達OsP20L或OsHMGB1的轉(zhuǎn)基因植株受病菌PXO99侵染后在表型上與野生型無顯著性差異，但轉(zhuǎn)基因水稻葉片

4、中的細菌生長量顯著高于野生型水稻。上述結(jié)果表明互作蛋白OsP20L和OsHMGB1都作為負調(diào)控因子參與xa13介導(dǎo)的水稻對PXO99的抗性，即作為感病相關(guān)蛋白參與XA13引起的水稻對PXO99的親和性。
　　為進一步探究互作蛋白OsP20L和OsHMGB1在Xa13感病中的作用機理，本研究通過轉(zhuǎn)錄組測序(RNA-seq)技術(shù)對OsP20L、OsHMGB1和Xa13分別抑制表達的轉(zhuǎn)基因材料進行了表達譜分析，最終獲得了三個轉(zhuǎn)基因材料中

5、共同上調(diào)表達的基因44個，共同下調(diào)表達的基因12個。這些差異表達的基因大多是蛋白激酶、受體激酶或轉(zhuǎn)錄因子等參與植物免疫反應(yīng)的基因，暗示感病相關(guān)蛋白OsP20L和OsHMGB1通過調(diào)控免疫信號網(wǎng)絡(luò)中的受體激酶或轉(zhuǎn)錄因子等參與Xa13引起的感病信號路徑。
　　綜上所述，本實驗鑒定了互作蛋白OsP20L和OsHMGB1在水稻與白葉枯病菌互作過程中對植物免疫反應(yīng)的負調(diào)控功能，并發(fā)現(xiàn)了Xa13介導(dǎo)的水稻對白葉枯病菌感病的新的作用機理，即通過