论文部分内容阅读
由水稻条纹病毒(Rice stripe virus,RSV)引起的水稻条纹叶枯病是我国水稻上分布最广的一种病毒病,近年来它在我国的发生呈逐年加重趋势,已上升为一种新的重大病毒病,对水稻生产构成严重威胁。实践证明,利用抗病品种是控制病毒病的最经济、有效的途径。植物激素脱落酸(abscisic acid,ABA)在植物抗病防御反应中起着重要作用。本研究所已曾获得了RSV胁迫下水稻中一些响应ABA刺激、与ABA合成和信号传导相关的差异表达基因,这提示ABA可能参与RSV与宿主水稻的互作。但ABA在RSV与水稻互作中的作用尚未见报道。本文在此研究基础上,以粳稻感病品种武育粳3号和与其遗传背景相似的抗病品系KT95-418为材料,从分子水平上深入研究ABA在水稻和RSV互作中的作用,以期揭示水稻条纹叶枯病发生的分子机制,为寻求抗病育种途径提供新的思路和理论依据,进而达到控制病害的目的。抗病鉴定结果表明,武育粳3号和KT95-418抗条纹叶枯病差异明显,武育粳3号发病重,而KT95-418发病轻,这为研究ABA在RSV和水稻中的互作提供理论依据和实验材料。武育粳3号在接毒前和接毒后外施ABA处理,水稻显症期推迟,症状减轻,条纹叶枯病的发病率降低,而水稻条纹叶枯病株经外源ABA处理后,病害发展程度表现不一。利用实时荧光定量PCR技术(Real-time quantitativereverse-transcription PCR,RQ-RT-PCR)分析了外源ABA和ABA合成抑制剂norflurazon处理对RSV复制的影响。外施ABA处理引起武育粳3号中RSV外壳蛋白(Coat protein,CP)的基因表达量降低,而KT95-418中CP基因表达量未发生明显变化。ABA合成抑制剂norflurazon处理均未引起武育粳3号和KT95-418中CP基因表达量的变化。利用高效液相色谱技术(High performance liquid chromatography,HPLC)测定了RSV胁迫下水稻内源ABA水平的动态变化。抗、感品种中ABA水平变化趋势一致,ABA水平均迅速升高,随后急剧下降,随着时间的延长,与未接种的健株趋于一致。抗、感品种中ABA水平升高的比率不同,且抗病品种中升高的趋势较长。对RSV和宿主水稻互作中ABA积累的机制进行了探讨。采用RQ-RT-PCR技术分析RSV胁迫下抗、感水稻中ABA的3个受体基因FCA、ABAR和GCR2的表达特征。结果表明,3个受体基因在武育粳3号和KT95-418中的表达模式相同,FCA和GCR2基因表达均上调,FCA在抗、感品种中升高比率分别为2.1和2.4,GCR2在抗、感品种中升高比率分别为5.0和2.3;而ABAR基因表达量未发生明显变化,这说明FCA和GCR2受体可能参与了调控植物抗病防御反应的信号传导途径,ABAR基因可能未参与植物的抗病反御途径。在逆境胁迫下,ABA可以调控相关基因的表达来调节植物对逆境的适应性反应。WGP1(BURP domain containing protein)、OsGASA2(Gibberellin-regulated protein2 precursor)、Polcalcin(Polcalcin Jun o 2)、OsCBL4(Caicineurin B-like protein 4)、Myb(typical P-type R2R3 Myb protein)、OsCIPK15(CBL interactingserine/threonine-protein kinase 15)、HLH(Helix-loop-helix DNA-binding domaincontaing protein)、CaM(Calmodulin-like protein 1)和C3HC4(Zinc finger,C3HC4type family protein)等9个基因受ABA诱导或与ABA的信号传导途径有关。采用RQ-RT-PCR技术分析了武育粳3号和KT95-418在RSV胁迫下上述9个基因的mRNA转录水平的动态变化。结果表明,ABA相关基因受RSV胁迫诱导,并且基因表达动态变化复杂,在抗、感水稻品种中的表达特征不同。在RSV与水稻的互作中,外源ABA处理均能诱导以上9个基因的表达,这表明ABA调控了RSV胁迫条件下ABA相关基因的表达。ABA可通过介导胼胝质沉积增强植物的抗病性。采用徒手切片法及苯胺蓝荧光染色技术研究RSV胁迫对抗、感水稻品种叶片的胼胝质沉积。在RSV胁迫下,感病水稻叶片组织中胼胝质的荧光强度与健株相比未发生明显变化;而抗病水稻叶片组织中胼胝质的荧光强度明显增强,其中,大维管束中的维管束鞘内层厚壁细胞、木质部和韧皮部以及维管束鞘延伸的厚壁组织、小维管束、表皮细胞以及叶肉细胞均有较强的胼胝质荧光出现;抗病水稻中的胼胝质荧光强度强于感病水稻。这说明水稻品种的抗性与胼胝质的沉积有关,抗性强的胼胝质沉积越多。丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶类蛋白基因和33 kDa分泌蛋白基因均能受ABA诱导,并且在植物抗病反应中起作用,对这2个基因的编码区进行了克隆。这为分析RSV胁迫下ABA相关蛋白表达量的变化以及确定蛋白互作的相关底物打下基础。本文结果表明,ABA参与了水稻条纹叶枯病的发生,初步的研究结果表明ABA能诱导水稻对RSV的抗病性,其参与抗病反应机制可能与ABA水平和ABA的信号传导途径有关。