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(xì)菌性病害，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(jì)有效的措施。對(duì)白葉枯病抗性基因作用機(jī)理的深入研究可以有效合理利用抗病基因，這對(duì)防治水稻病害有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　水稻白葉枯病抗性基因xa13是一個(gè)完全隱性基因，對(duì)菲律賓系生理小種6(PXO99)具有?；?/p>

2、抗性。其等位基因Xa13能被白葉枯病菌PXO99誘導(dǎo)表達(dá)，被認(rèn)為是感病必需基因。然而其感病的作用機(jī)理尚未明晰，本實(shí)驗(yàn)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(yàn)證互作蛋白OsP20L和OsHMGB1在Xa13介導(dǎo)的水稻對(duì)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(gè)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(dá)的轉(zhuǎn)基因植株。接種實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在感病材料中花11中抑制基因OsP20L或OsHMGB1的表達(dá)都顯著增強(qiáng)了水稻對(duì)PXO99的抗性;而在抗病材料IRBB13中超量表達(dá)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(xì)菌生長量分析驗(yàn)證了這一現(xiàn)象。在中花背景下，盡管超量表達(dá)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(xì)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(fù)調(diào)控因子參與xa13介導(dǎo)的水稻對(duì)PXO99的抗性，即作為感病相關(guān)蛋白參與XA13引起的水稻對(duì)PXO99的親和性。
　　為進(jìn)一步探究互作蛋白OsP20L和OsHMGB1在Xa13感病中的作用機(jī)理，本研究通過轉(zhuǎn)錄組測(cè)序(RNA-seq)技術(shù)對(duì)OsP20L、OsHMGB1和Xa13分別抑制表達(dá)的轉(zhuǎn)基因材料進(jìn)行了表達(dá)譜分析，最終獲得了三個(gè)轉(zhuǎn)基因材料中

5、共同上調(diào)表達(dá)的基因44個(gè)，共同下調(diào)表達(dá)的基因12個(gè)。這些差異表達(dá)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(hào)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(hào)路徑。
　　綜上所述，本實(shí)驗(yàn)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(duì)植物免疫反應(yīng)的負(fù)調(diào)控功能，并發(fā)現(xiàn)了Xa13介導(dǎo)的水稻對(duì)白葉枯病菌感病的新的作用機(jī)理，即通過