抑制病原菌誘導(dǎo)的生長(zhǎng)素的積累賦予水稻廣譜抗性.pdf

1、水稻是人類的主要糧食作物之一。白葉枯病、稻瘟病以及細(xì)菌性條斑病是造成水稻減產(chǎn)的罪魁禍?zhǔn)?。研究和發(fā)掘具有廣譜抗性的水稻抗病相關(guān)基因?yàn)榕嘤緝?yōu)良抗性品種提供了理論基礎(chǔ)。本研究旨在運(yùn)用植物分子生物學(xué)和生物化學(xué)領(lǐng)域的前沿技術(shù),揭示了水稻中一個(gè)GH3基因家族成員在抗病反應(yīng)中的作用機(jī)理。
　　 我們利用QTL分析確證了GH3-2與幾個(gè)抗白葉枯的微效抗性QTL以及多個(gè)抗稻瘟病的微效抗性QTL相對(duì)應(yīng)。通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化在高感白葉枯的粳稻

2、品種牡丹江8超量表達(dá)GH3-2,在中感白葉枯的粳稻品種中花11中利用RNA干擾技術(shù)(RNA interference,RNAi)抑制GH3—2的表達(dá)。GH3—2超量表達(dá)的植株株型變矮,且對(duì)白葉枯病菌,稻瘟病菌和細(xì)條病菌均表現(xiàn)出增強(qiáng)的抗性。通過(guò)Northern檢測(cè)證明了矮化表型及提高的抗性均與GH3—2的表達(dá)量成共分離的關(guān)系。然而GH3—2抑制表達(dá)的植株在株型及抗性方面均與野生型及轉(zhuǎn)基因陰性植株類似,可能因?yàn)樵摶蚺c其基因家族中的其他成員

3、存在功能冗余。GH3—2超量表達(dá)植株接種白葉枯菌后,病程相關(guān)基因PR1a和PR1b,水楊酸合成相關(guān)基因PAD4和PAL1,茉莉酸合成相關(guān)基因LOX、AOS2和PR10,以及細(xì)胞延伸蛋白(expansins)EXPA1、EXPA5和EXPA10的表達(dá)與野生型對(duì)照相比均受到抑制。通過(guò)激素含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)證明了GH3-2超量表達(dá)植株的水楊酸和茉莉酸含量均下降。據(jù)此我們推斷GH3-2介導(dǎo)的水稻對(duì)白葉枯的抗性不需要激活水楊酸和茉莉酸途徑,而是與細(xì)胞的

4、細(xì)胞壁松弛有關(guān)。
　　 我們?cè)隗w外表達(dá)并純化了帶有His標(biāo)簽GH3-2蛋白。酶活測(cè)驗(yàn)證明GH3-2蛋白具有吲哚-3-乙酸(IAA)酰胺合成酶活性。激素含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了與野生型相比,GH3-2超量表達(dá)植株的生長(zhǎng)素IAA含量降低,而IAA-Asp的含量升高,從體內(nèi)驗(yàn)證了GH3-2蛋白的IAA-Asp合成酶活性。
　　 激素含量測(cè)定結(jié)果表明,GH3-2超量表達(dá)植株和野生型對(duì)照牡丹江8在接種白葉枯病菌、細(xì)條病菌或稻瘟病菌后,

5、野生型的IAA含量均比GH3-2超量表達(dá)植株的上升得多。利用定量RT-PCR技術(shù)確定了兩個(gè)IAA合成途徑上的酶NIT1和AAO3在分別接種白葉枯病菌,稻瘟病菌和細(xì)條病菌后的材料中均被誘導(dǎo)上升表達(dá),且感病材料的上升更強(qiáng)烈,說(shuō)明接種后植株的IAA含量的上升是由于上調(diào)IAA合成途徑而引起的。
　　 用外源IAA處理植株,再分別接種細(xì)條病菌RH3和稻瘟病菌CHL358,結(jié)果表明IAA可以增強(qiáng)水稻對(duì)細(xì)條病菌RH3和稻瘟病菌CHL358的感