水稻系統(tǒng)獲得抗性相關(guān)基因的分子研究.pdf

1、NPR1(non-expresser of pathogenesis related genes 1)又叫NIM1和SAI1基因，是水楊酸(salicilic acid,SA)介導(dǎo)的系統(tǒng)獲得抗性(systemic aquired resistance,SAR)的關(guān)鍵調(diào)控因子，在水稻中過量表達(dá)擬南芥NPR1和水稻NH1/OsNPR1 homologue 1)(NPR1的同源物)可增強(qiáng)抗病性。水稻基因組中還有4個(gè)NPRI旁系同源物(para

2、log)，目前還沒有證據(jù)表明它們在抗性方面的作用。為了研宄水稻NPR1旁系同源物3，NH3(NPR1 homologue 3),我們構(gòu)建載體將其引入水稻，用引起水稻白葉枯病的黃單胞菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)感染，檢測其抗病效果。當(dāng)用玉米u(yù)biquitin-1啟動子過量表達(dá)NH3時(shí)。授有產(chǎn)生抗病性。而當(dāng)改用NH3自身啟動子驅(qū)動，引入一個(gè)額外拷貝的NH3基因(nNT-NH3)時(shí)?？梢悦黠@增強(qiáng)抗痛性

3、。后代分析結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了抗痛性增強(qiáng)的表型是由NH3轉(zhuǎn)基因引起的。細(xì)菌生長曲線的分析表明，與水稻對照品系相比，nNT-NH3轉(zhuǎn)基困檀株中韻細(xì)菌總數(shù)降低了10倍。轉(zhuǎn)基因植株出現(xiàn)細(xì)胞局部死亡的現(xiàn)象，表現(xiàn)出對BTH和INA處理的高度敏感性。病程相關(guān)(pathogenesis-related,PR)基因的表達(dá)分析表明，用BTH處理后，nNT-NH3植株可以誘導(dǎo)PR基因的過量表達(dá)。我們的研究提供了一個(gè)通過應(yīng)用調(diào)控蛋白來增強(qiáng)植物防御反應(yīng)的可行的方法

4、，這種策略避免了組成型高水平的表達(dá)，對于我們今后改造植物、進(jìn)行分子抗病育種工作，將是一個(gè)更加可行的辦法。
　　 當(dāng)被誘導(dǎo)因子激活后，NFR1與TGA轉(zhuǎn)錄園子結(jié)合，作為一個(gè)轉(zhuǎn)錄共激活因子起作用．我們已經(jīng)建立了水稻原生質(zhì)體瞬時(shí)表達(dá)體系來研宄NH1/OsNPR1和MRR(negative regulator of reslstance)蛋白的相互作用。試驗(yàn)證明了NH1具有轉(zhuǎn)錄激活活性，NRR可以抑制NH1介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄激活。我們鑒定了水稻

5、的3個(gè)NRR同源物(RH1，RH2和RH3)，它們同樣可隊(duì)抑制NHI介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄激活。NRR和它的同源物除了都含有之前鑒定的NPRl互作結(jié)構(gòu)域(NPR1 interatction domain)外，還具有第二個(gè)NH1互作結(jié)構(gòu)域(NH1 interaction domain),這個(gè)結(jié)構(gòu)域?qū)τ谂cNH1的強(qiáng)烈互作是必需的。
　　 NH1互作結(jié)構(gòu)域上的雙突變體W66A/F70A大大降低了與NH1的互作，而W66A單突變體可以適度的降低與N

6、H1的結(jié)臺。W66A/F70A突變體也大大降低了NRR抑制NH1轉(zhuǎn)錄活性的能力，w66A突變體也在很大程度上喪失了抻制轉(zhuǎn)錄激活的功能。這些結(jié)果表明，NRR抑制NH1介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄瀨活的能力與它能否結(jié)合到NH1上的能力是緊密相聯(lián)的。另外，NRR及其同源物上含有一個(gè)新的雙重量白與蛋白互作結(jié)構(gòu)域(NH1互作結(jié)構(gòu)域和NPR1互作結(jié)構(gòu)城)，而且這個(gè)雙重結(jié)構(gòu)域在植物中是廣泛存在的，從谷類作物到蓖麻及楊樹中都存在，但在擬南芥和煙草中沒有。
　　

7、應(yīng)用雙分子熒光互補(bǔ)試驗(yàn)(Bimolecular Fluorescence Complementation,BiFC,orsplit YFP)和原生質(zhì)體瞬時(shí)表達(dá)體系，研究了水稻NH1家族、NRR家族及TGA家族蛋白之間在活體內(nèi)的相互作用。結(jié)果革明NH1家族蛋白和NRR家族蛋白自身均可互作，NHI家族與NRR家族、TGA家族蛋白之間都有互作，ICRR家族與TGA家旗蛋白之間不能直接互作，但當(dāng)加入NHI家族蛋白后，可以介導(dǎo)NRR家族與TGA家