水稻類病變突變體的基因定位及蛋白質(zhì)組學(xué)研究.pdf

1、水稻類病變突變體是一類在沒有明顯病原物侵染、逆境或損傷的情況下，自發(fā)地形成壞死斑的突變體。三個水稻突變體chl1(chloroplastic-H2O2-induced lesion1)、Z1834和Z1828對水稻白葉枯病和稻瘟病都具有很強(qiáng)的抗性。本研究通過基因定位和蛋白質(zhì)組學(xué)分析來探討突變體類病變表型的形成和抗病反應(yīng)的分子機(jī)制。
　　在本實(shí)驗(yàn)室的前期研究中，已利用圖位克隆技術(shù)將chl1的目的基因精細(xì)定位到第2號染色體的RM135

2、41和M2之間。本研究利用第二代高通量測序技術(shù)，對另外兩個水稻類病變突變體Z1834和Z1828的目的基因進(jìn)行初定位和精細(xì)定位。經(jīng)酶切位點(diǎn)相關(guān)的DNA測序(restriction-site associated DNA sequencing，RAD-seq)，Z1834的目的基因定位于第10號染色體的3.5-10 Mb區(qū)間;Z1828的目的基因定位于第1號染色體的0-2 Mb區(qū)間。利用基因組重測序篩選出初定位區(qū)間內(nèi)的單核苷酸多態(tài)性(si

3、nglenucleotide polymorphisms，SNPs)差異位點(diǎn)并對其進(jìn)行克隆和測序驗(yàn)證。Z1834有5個位于編碼區(qū)的SNPs差異位點(diǎn)，其中4個位于內(nèi)含子，1個位于外顯子。包含外顯子SNP的基因Os10g0163040編碼一個含NB-ARC結(jié)構(gòu)域的蛋白。已有研究表明包含NB-ARC結(jié)構(gòu)域的蛋白是一類重要的抗病相關(guān)蛋白，并能引起過敏反應(yīng)自動激活。因此，推測位于外顯子區(qū)域的Os10g0163040基因可能為Z1834的目的基因。

4、Z1828有3個位于編碼區(qū)的SNP差異位點(diǎn)，其中2個位于內(nèi)含子，1個位于外顯子。包含外顯子SNP的基因Os01g0116600編碼一個蛋白合成因子。該基因的堿基突變?yōu)闊o義突變，突變后蛋白的翻譯提前終止。推測Os01g0116600基因可能為Z1828的目的基因。
　　利用蛋白質(zhì)組學(xué)方法分析水稻類病變突變體chl1與其野生型之間差異表達(dá)的蛋白。通過熒光雙向差異凝膠電泳(two-dimensional fluorescence dif

5、ference gelelectrophoresis，2D-DIGE)技術(shù)和質(zhì)譜分析，chl1中共鑒定到70個差異表達(dá)的蛋白點(diǎn)，包括46個上調(diào)蛋白點(diǎn)和24個下調(diào)蛋白點(diǎn)。這些蛋白參與不同的生物過程，包括防御相關(guān)、光合作用、氧化還原、氨基酸/蛋白質(zhì)代謝、分子伴侶、碳水化合物代謝。對這些差異表達(dá)蛋白進(jìn)行生物信息分析，推測它們所在的復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)可能參與chl1葉片細(xì)胞程序性死亡(programmed cell death，PCD)及其抗病性的調(diào)