水稻抗白葉枯病基因Xa23的進(jìn)化機(jī)制及XA23與HR功能相關(guān)的重要氨基酸的分析.pdf

1、由黃單胞菌水稻致病變種(Xanthomonas oryzae pv oryzae，Xoo)引起的水稻白葉枯病是極具破壞力的細(xì)菌性病害。水稻白葉枯病抗性基因Xa23對(duì)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外鑒別的白葉枯病菌系都展現(xiàn)出完全顯性、全生育期的高抗性反應(yīng)，具有極大的利用價(jià)值。Xa23屬于Executor抗性基因，其啟動(dòng)子上的EBEAvrXa23可以與Xoo中廣泛存在的無(wú)毒效應(yīng)因子AvrXa23結(jié)合，從而誘導(dǎo)Xa23基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。Xa23編碼蛋白在被侵染宿主細(xì)

2、胞內(nèi)產(chǎn)生HR反應(yīng)，直接殺死被侵染的細(xì)胞來(lái)限制細(xì)菌在寄主體內(nèi)的繼續(xù)繁殖，從而有效抵抗白葉枯病菌的進(jìn)一步侵害。
　　本論文包括兩部分第一部分是探索Xa23基因的進(jìn)化路徑和進(jìn)化機(jī)制，第二部分是尋找XA23蛋白序列中與HR功能相關(guān)的氨基酸/元件，并對(duì)相關(guān)氨基酸殘基的性質(zhì)進(jìn)行功能分析。獲得的主要結(jié)果如下:
　　關(guān)于Xa23基因的進(jìn)化路徑和進(jìn)化機(jī)制的研究.
　　1.Xa23等位基因僅在稻屬中出現(xiàn)，且其編碼區(qū)序列具有極高同源性。

3、r>　　2.天然栽培稻中沒(méi)有EBEAvrXa23的存在，即顯性抗病基因Xa23只存在于野生稻。
　　3.在278個(gè)具有代表性的水稻材料中僅發(fā)現(xiàn)97個(gè)具有Xa23/xa23基因，推測(cè)Xa23/xa23在稻屬中并不是廣泛存在的。
　　4.Xa23/xa23等位啟動(dòng)子的核苷酸序列多樣性明顯高于其編碼區(qū)，被歸納為五種單倍型（Pro-A/B/C/D/E），其中Pro-A是唯一含有EBE AvXa23的Xa23單倍型，且僅有單倍型Pro

4、-A具有抗病功能。這五種單倍型在地理分布上沒(méi)有顯著差異，單倍型Pro-A只存在于野生稻中，而Pro-B/C/D/E四種單倍型在野生稻和栽培稻中均有分布，其中單倍型Pro-B的比例最高(268％)。
　　5.Xa23起源于普通野生稻，在水稻馴化和育種過(guò)程中可能發(fā)生了瓶頸-奠基者效應(yīng)(bottleneck effect)。
　　關(guān)于XA23蛋白序列中與HR功能相關(guān)的氨基酸/元件的研究:
　　6.所有的Xa23等位基因編碼的

5、氨基酸序列都預(yù)測(cè)有3個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域，且跨膜結(jié)構(gòu)域序列的保守性最高。
　　7.Xa23及其同源基因編碼的蛋白均能夠引起煙草葉片的HR反應(yīng)，證明Xa23及其同源基因中含有的與HR功能相關(guān)的序列/元件保守性和完整性較高。
　　8.XA23氨基端（N-）的第1-6個(gè)氨基酸、羧基端（C-）倒數(shù)第1-9個(gè)氨基酸是HR相關(guān)必需氨基酸位點(diǎn)，且臨界點(diǎn)處氨基酸的酸堿性質(zhì)發(fā)生改變不影響HR表型，任一跨膜結(jié)構(gòu)域序列的氨基酸突變都會(huì)影響HR表型，證明了