水稻類病變突變體的基因定位及蛋白質組學研究.pdf

1、水稻類病變突變體是一類在沒有明顯病原物侵染、逆境或損傷的情況下，自發(fā)地形成壞死斑的突變體。三個水稻突變體chl1(chloroplastic-H2O2-induced lesion1)、Z1834和Z1828對水稻白葉枯病和稻瘟病都具有很強的抗性。本研究通過基因定位和蛋白質組學分析來探討突變體類病變表型的形成和抗病反應的分子機制。
　　在本實驗室的前期研究中，已利用圖位克隆技術將chl1的目的基因精細定位到第2號染色體的RM135

2、41和M2之間。本研究利用第二代高通量測序技術，對另外兩個水稻類病變突變體Z1834和Z1828的目的基因進行初定位和精細定位。經酶切位點相關的DNA測序(restriction-site associated DNA sequencing，RAD-seq)，Z1834的目的基因定位于第10號染色體的3.5-10 Mb區(qū)間;Z1828的目的基因定位于第1號染色體的0-2 Mb區(qū)間。利用基因組重測序篩選出初定位區(qū)間內的單核苷酸多態(tài)性(si

3、nglenucleotide polymorphisms，SNPs)差異位點并對其進行克隆和測序驗證。Z1834有5個位于編碼區(qū)的SNPs差異位點，其中4個位于內含子，1個位于外顯子。包含外顯子SNP的基因Os10g0163040編碼一個含NB-ARC結構域的蛋白。已有研究表明包含NB-ARC結構域的蛋白是一類重要的抗病相關蛋白，并能引起過敏反應自動激活。因此，推測位于外顯子區(qū)域的Os10g0163040基因可能為Z1834的目的基因。

4、Z1828有3個位于編碼區(qū)的SNP差異位點，其中2個位于內含子，1個位于外顯子。包含外顯子SNP的基因Os01g0116600編碼一個蛋白合成因子。該基因的堿基突變?yōu)闊o義突變，突變后蛋白的翻譯提前終止。推測Os01g0116600基因可能為Z1828的目的基因。
　　利用蛋白質組學方法分析水稻類病變突變體chl1與其野生型之間差異表達的蛋白。通過熒光雙向差異凝膠電泳(two-dimensional fluorescence dif

5、ference gelelectrophoresis，2D-DIGE)技術和質譜分析，chl1中共鑒定到70個差異表達的蛋白點，包括46個上調蛋白點和24個下調蛋白點。這些蛋白參與不同的生物過程，包括防御相關、光合作用、氧化還原、氨基酸/蛋白質代謝、分子伴侶、碳水化合物代謝。對這些差異表達蛋白進行生物信息分析，推測它們所在的復雜調控網絡可能參與chl1葉片細胞程序性死亡(programmed cell death，PCD)及其抗病性的調