抑制病原菌誘導的生長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、稻瘟病以及細菌性條斑病是造成水稻減產(chǎn)的罪魁禍首。研究和發(fā)掘具有廣譜抗性的水稻抗病相關基因為培育水稻優(yōu)良抗性品種提供了理論基礎。本研究旨在運用植物分子生物學和生物化學領域的前沿技術,揭示了水稻中一個GH3基因家族成員在抗病反應中的作用機理。
　　 我們利用QTL分析確證了GH3-2與幾個抗白葉枯的微效抗性QTL以及多個抗稻瘟病的微效抗性QTL相對應。通過農(nóng)桿菌介導的遺傳轉化在高感白葉枯的粳稻

2、品種牡丹江8超量表達GH3-2,在中感白葉枯的粳稻品種中花11中利用RNA干擾技術(RNA interference,RNAi)抑制GH3—2的表達。GH3—2超量表達的植株株型變矮,且對白葉枯病菌,稻瘟病菌和細條病菌均表現(xiàn)出增強的抗性。通過Northern檢測證明了矮化表型及提高的抗性均與GH3—2的表達量成共分離的關系。然而GH3—2抑制表達的植株在株型及抗性方面均與野生型及轉基因陰性植株類似,可能因為該基因與其基因家族中的其他成員

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

4、細胞壁松弛有關。
　　 我們在體外表達并純化了帶有His標簽GH3-2蛋白。酶活測驗證明GH3-2蛋白具有吲哚-3-乙酸(IAA)酰胺合成酶活性。激素含量測定實驗也證實了與野生型相比,GH3-2超量表達植株的生長素IAA含量降低,而IAA-Asp的含量升高,從體內(nèi)驗證了GH3-2蛋白的IAA-Asp合成酶活性。
　　 激素含量測定結果表明,GH3-2超量表達植株和野生型對照牡丹江8在接種白葉枯病菌、細條病菌或稻瘟病菌后,

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