OsMPK6雙向調(diào)控水稻抗病反應(yīng).pdf

1、植物細(xì)胞分裂素激活的蛋白激酶(MAPK)是將外部信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)到細(xì)胞內(nèi)部的重要信號(hào)蛋白，參與植物的發(fā)育和多方面生理過程，包括病原物誘導(dǎo)的抗病反應(yīng)。水稻MAPK基因功能的研究落后于模式植物擬南芥。Reyna和Yang(2006)根據(jù)水稻基因組序列推測(cè)基因組中存在17個(gè)MAPK成員，其中的9個(gè)MAPK基因參與水稻抗稻瘟病的抗病反應(yīng)。 擬南芥的一個(gè)MAPK基因AtMPK4是系統(tǒng)獲得性抗性(SAR)的負(fù)調(diào)控因子，介導(dǎo)細(xì)菌、真菌、病毒的廣譜抗性

2、。水稻中存在類似于擬南芥SAR的路徑。本研究從明恢63中分離和鑒定了一個(gè)與AtMPK4基因同源的全長cDNA，基因命名為OsMPK6。由這個(gè)cDNA推導(dǎo)出的氨基酸序列與AtMPK4的同源性有84％，聚類分析顯示其與AtMPK4和煙草中的一個(gè)MAPK基因NtMPK4在同一個(gè)分組中，暗示其可能與它們具相似的功能。表達(dá)譜分析顯示OsMPK6在水稻的多個(gè)組織中組成型表達(dá)。 脫落酸(ABA)、赤霉素(GA3)和生長素(IAA)處理明恢63

3、幼苗離體葉片，誘導(dǎo)OsMPK6表達(dá)量迅速上升，干旱脅迫也導(dǎo)致其mRNA積累，然而重金屬鹽(銅、鎘和汞)以及高溶度的氯化鈉和蔗糖并不影響其表達(dá)。低溫(4℃)和高溫(42℃)處理明恢63幼苗1小時(shí)和2小時(shí)，稍微誘導(dǎo)OsMPK6表達(dá)量上升。 抗病信號(hào)分子水楊酸(SA)、苯(1，2，3)噻二嗪-7-硫代羧酸-S-甲酯(BTH)、2，6-二氯異煙酸(INA)、茉莉酸(JA)和乙烯(ET)，還有雙氧水(H<,2>O<,2>)處理明恢63幼苗

4、的離體葉片，5分鐘就迅速誘導(dǎo)OsMPK6上升表達(dá)。用JA和SA共同處理水稻葉片誘導(dǎo)OsMPK6的表達(dá)，與它們各自單獨(dú)處理并沒有明顯的區(qū)別。放線菌酮(CHX)也誘導(dǎo)OsMPK6上升表達(dá)，說明CHX是OsMPK6合成的負(fù)調(diào)節(jié)因子。 感病品種接種白葉枯菌與用水模擬接種相比，OsMPK6的表達(dá)量變化基本一致。抗病品種接種白葉枯菌，OsMPK6的表達(dá)量下降并大致維持比模擬接種更低的水平，攜帶不同R基因的抗病品種中表現(xiàn)出一樣的趨勢(shì)。明恢63

5、接種不親和稻瘟病小種V86013誘導(dǎo)OsMPK6上升表達(dá)。接種細(xì)菌和真菌病害誘導(dǎo)OsMPK6不同的表達(dá)量變化方式，暗示其可能在抗細(xì)菌和真菌病害中有著不同的調(diào)控方式。推測(cè)OsMPK6可能參與水稻的基本防衛(wèi)反應(yīng)，并受不同R基因的調(diào)節(jié)。 在水稻品種中花11中超量表達(dá)OsMPK6和采用RNA干擾技術(shù)(RNAi)抑制OsMPK6的表達(dá)都顯著提高水稻對(duì)白葉枯病的抗性，抗病表型在T<,1>中與OsMPK6的表達(dá)量共分離。OsMPK6介導(dǎo)的抗性

6、減少葉片中細(xì)菌的生長量，表明OsMPK6介導(dǎo)的抗病性是抗病方式而不是避病方式。OsMPK6介導(dǎo)的白葉枯病抗性廣譜沒有小種特異性，植株在苗期和成株期都表現(xiàn)為抗病。超量表達(dá)OsMPK6提高水稻對(duì)白葉枯病的抗性顯示OsMPK6正調(diào)控水稻抗病反應(yīng)。超量表達(dá)植株抗病依賴于類病斑的形成。Northern 分析表明植株出現(xiàn)類病斑時(shí)顯著提高病程相關(guān)基因的表達(dá)量，組成型提高JA合成的重要基因OsAOS2表達(dá)，表明OsMPK6可能通過JA路徑正調(diào)控抗病反應(yīng)

7、。植株沒有類病斑時(shí)表現(xiàn)為感病，PR蛋白微弱表達(dá)。OsMPK6正調(diào)控的抗病性可能是局部抗性。 RNAi抑制OsMPK6/突變體也提高水稻對(duì)白葉枯病的抗性顯示OsMPK6負(fù)調(diào)控水稻抗病反應(yīng)。其沉默植株/突變體在成株期形成類病斑，接種后誘導(dǎo)抗病相關(guān)基因和 PR 基因的顯著上升表達(dá)。SA合成途徑的重要基因 PAL 誘導(dǎo)上升表達(dá)，OsMPK6可能通過SA路徑負(fù)調(diào)抗病反應(yīng)，調(diào)控的抗病性可能是系統(tǒng)抗性。OsMPK6沉默植株在不形成類病斑的苗期

8、接種也表現(xiàn)為抗病，OsMPK6負(fù)調(diào)控的抗病性不依賴于類病斑。抑制OsMPK6的表達(dá)不影響創(chuàng)傷誘導(dǎo)JA合成的重要基因OsAOS2的上升表達(dá)。 雖然OsMPK6分別通過不同的途徑正負(fù)調(diào)控水稻抗病反應(yīng)，但是兩種調(diào)控方式都通過WRKY03、NH1 (like NPR1)、PR10和PR1a的途徑，顯示超量和抑制OsMPK6介導(dǎo)的抗病反應(yīng)有一定的重疊?；钚匝躅愇镔|(zhì)(reactive oxygen species，ROS)參與了OsMPK6