OsDRxoc1轉基因水稻抗細菌病害的功能分析.pdf

1、水稻白葉枯病和細菌性條斑病是重要糧食作物水稻上的兩種主要細菌性病害，嚴重地影響著我國水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)。它們均是由稻黃單胞菌不同致病變種引起的，侵染方式和發(fā)病特點卻有很大的差異。在水稻白葉枯病抗病基因的研究中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并克隆了很多抗性基因。但在水稻細菌性條斑病的抗性研究中，只在玉米中克隆到一個非寄主抗性基因Rxo1，在水稻中尚未克隆出一個抗性基因，只發(fā)現(xiàn)了少量與該病相關的QTL。
　　OsDRxoc1編碼含有類Myb DNA結合結構

2、域的未知功能蛋白，與細菌性條斑病抗性效應很大的一個QTL qBlsr5b遺傳位置相當。此前陳明通過在水稻中對該基因超量和抑制表達發(fā)現(xiàn)，在T0代轉基因植株上觀察到對這兩種水稻細菌性病害的抗性發(fā)生變化，OsDRxoc1可能參與正調(diào)控水稻對細菌性條斑病的抗性而負調(diào)控水稻對白葉枯病的抗性，有望揭示兩種病害致病差異的核心機制。
　　在此基礎上，本研究通過亞細胞定位實驗驗證了OsDRxoc1-GFP蛋白定位在細胞核中，并通過轉錄激活實驗證明了

3、OsDRxoc1具有轉錄激活活性，具備轉錄因子的特征。同時，當水稻接種細菌性條斑病菌RS105時，OsDRxoc1基因在短時間內(nèi)受到誘導上調(diào)表達，而接種白葉枯病菌PXO99則在短時間內(nèi)使OsDRxoc1基因下調(diào)表達。對OsDRxoc1的超量和抑制表達的轉基因材料T1代分別接種細菌性條斑病菌RS105和白葉枯病菌PXO99進行了共分離分析，結果表明超量表達該基因的水稻比野生型對RS105更加抗病，而對PXO99更為感病;抑制該基因表達的水

4、稻比野生型對RS105更為感病，對PXO99則表現(xiàn)為更抗病;進一步驗證了OsDRxoc1基因在水稻對細菌性條斑抗性中的正調(diào)控作用和對白葉枯病抗性中的負調(diào)控作用。同時，接種細菌性條斑病菌RS105后，在OsDRxoc1的超量表達植株中抗病相關基因PR1a和PR10也上調(diào)表達，說明該基因可能通過調(diào)節(jié)抗性基因的表達正調(diào)控水稻對細菌性條斑病的抗性反應。
　　對基因OsDRxoc1超量表達、抑制表達以及野生型植株進行轉錄組測序分析，在超量表

5、達和野生型植株的差異表達基因分析中發(fā)現(xiàn)，有20.81％的差異表達基因涉及植物與病原菌的互作途徑。本實驗克隆了差異表達基因LOC_Os02g27430.1、LOC_Os07g26150.1、LOC_Os10g25850.1以及LOC_Os03g18779.1的啟動子序列，通過共表達實驗證明了OsDRxoc1可能結合到這些啟動子序列上。為進一步通過CHIP-seq解釋OsDRxoc1調(diào)控靶基因的機制，本研究通過在OsDRxoc1羧基端融合G

6、FP，重新獲得水稻中花11中的轉基因植株，并驗證了OsDRxoc1具有增強對細菌性條斑病菌RS105抗性的功能。
　　同時在差異表達基因的GO功能分析結果中顯示，與類囊體有關的差異基因有27個，占細胞組分(cellular component)分類中所含基因總數(shù)量的6.8％。暗示OsDRxoc1基因可能通過影響與類囊體有關的基因參與葉綠體的發(fā)育過程，導致植株葉片中葉綠素的含量降低，進而使葉片的顏色變黃。以上說明OsDRxoc1基因