OsDRxoc1轉(zhuǎn)基因水稻抗細(xì)菌病害的功能分析.pdf

1、水稻白葉枯病和細(xì)菌性條斑病是重要糧食作物水稻上的兩種主要細(xì)菌性病害，嚴(yán)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(diǎn)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(xì)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(guān)的QTL。
　　OsDRxoc1編碼含有類Myb DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)

2、域的未知功能蛋白，與細(xì)菌性條斑病抗性效應(yīng)很大的一個QTL qBlsr5b遺傳位置相當(dāng)。此前陳明通過在水稻中對該基因超量和抑制表達(dá)發(fā)現(xiàn)，在T0代轉(zhuǎn)基因植株上觀察到對這兩種水稻細(xì)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(xì)菌性條斑病的抗性而負(fù)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(jī)制。
　　在此基礎(chǔ)上，本研究通過亞細(xì)胞定位實(shí)驗驗證了OsDRxoc1-GFP蛋白定位在細(xì)胞核中，并通過轉(zhuǎn)錄激活實(shí)驗證明了

3、OsDRxoc1具有轉(zhuǎn)錄激活活性，具備轉(zhuǎn)錄因子的特征。同時，當(dāng)水稻接種細(xì)菌性條斑病菌RS105時，OsDRxoc1基因在短時間內(nèi)受到誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)，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(dá)。對OsDRxoc1的超量和抑制表達(dá)的轉(zhuǎn)基因材料T1代分別接種細(xì)菌性條斑病菌RS105和白葉枯病菌PXO99進(jìn)行了共分離分析，結(jié)果表明超量表達(dá)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(dá)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(jìn)一步驗證了OsDRxoc1基因在水稻對細(xì)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(fù)調(diào)控作用。同時，接種細(xì)菌性條斑病菌RS105后，在OsDRxoc1的超量表達(dá)植株中抗病相關(guān)基因PR1a和PR10也上調(diào)表達(dá)，說明該基因可能通過調(diào)節(jié)抗性基因的表達(dá)正調(diào)控水稻對細(xì)菌性條斑病的抗性反應(yīng)。
　　對基因OsDRxoc1超量表達(dá)、抑制表達(dá)以及野生型植株進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序分析，在超量表

5、達(dá)和野生型植株的差異表達(dá)基因分析中發(fā)現(xiàn)，有20.81％的差異表達(dá)基因涉及植物與病原菌的互作途徑。本實(shí)驗克隆了差異表達(dá)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(dá)實(shí)驗證明了OsDRxoc1可能結(jié)合到這些啟動子序列上。為進(jìn)一步通過CHIP-seq解釋OsDRxoc1調(diào)控靶基因的機(jī)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(zhuǎn)基因植株，并驗證了OsDRxoc1具有增強(qiáng)對細(xì)菌性條斑病菌RS105抗性的功能。
　　同時在差異表達(dá)基因的GO功能分析結(jié)果中顯示，與類囊體有關(guān)的差異基因有27個，占細(xì)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(guān)的基因參與葉綠體的發(fā)育過程，導(dǎo)致植株葉片中葉綠素的含量降低，進(jìn)而使葉片的顏色變黃。以上說明OsDRxoc1基因