论文部分内容阅读
水稻（OryzasativaL.）是全球近半数人口最主要的粮食作物，而其产量经受着大量病原微生物或昆虫的严重威胁。只有彻底了解植物尤其是水稻抗病机理，才能通过育种或转基因手段改良品种抗病性，实现稳产的目的。类病斑突变体因其表型与抗病过程中超敏反应的相似性而成为研究植物抗病机制不可或缺的好材料。通过对本实验室构建的粳稻日本晴背景的大规模T-DNA插入突变体库的筛选，我们鉴定到一个隐性单基因控制的类病斑突变体cls1-1（constitutivelesionspot1-1）。cls1-1的叶片、叶鞘、穗茎和种壳都出现光依赖的细胞坏死性病斑。抗病性鉴定发现，cls1-1对水稻白叶枯病原菌Xanthomonasoryzaepv.oryzae(Xoo)和稻瘟病病原菌Magnaportheoryzae都有组成型激活的抗病性。除此以外，cls1-1还表现出SA和H2O2含量升高、抗病防御反应基因(PRgene，pathogenesis-relatedgene)表达量上调等抗病反应特征。等位杂交证明cls1-1与γ射线诱导的粳稻中花11背景的突变体库中表型类似的突变体cls1-2是等位突变体。 遗传分析表明，突变表型和T-DNA没有共分离。通过图位克隆方法，我们鉴定到候选突变基因CLS1。互补和RNA干扰实验进一步确认，CLS1的功能丧失性突变导致了突变体细胞死亡性类病斑形成。与突变体坏死斑形成的模式较为一致的是，CLS1基因在叶片中表达量最高;在抗病反应初期表达量下降，与cls1-1突变体增强的抗性一致，说明它可能是抗病反应负调控子。 CLS1编码一个UBP(ubiquitinspecificprotease)类去泛素化酶，体外实验也证明了其具有去泛素化酶活性。保守半胱氨酸Cys234是其活性所必需的，将Cys234突变成Ser234不仅使其在体外丧失催化泛素前体Ub-CEB52水解能力，同时在体内也无法恢复cls1-1突变体表型到野生型。 CLS1是一个核蛋白，与酵母中催化组蛋白H2B泛素化形式uH2B去泛素化的UBP8有一定同源性。通过体外酶活实验和体内组蛋白含量检测，证实CLS1具有催化uH2B去泛素化能力，并且这种去泛素化影响到H3K4二/三甲基化修饰。结合深度测序ChlP-Seq和mRNA-Seq结果，我们发现水稻中uH2B修饰主要集中在基因编码区，并且这种修饰与RNA表达水平存在很好的正相关性。比较日本晴和cls1-1间基因组范围内uH2B修饰情况和mRNA表达水平变化，我们发现了一些在突变体中uH2B修饰增加并且表达量也升高的抗病相关基因，它们很有可能是CLS1的直接靶位点，是引起类病斑和增强抗病性的直接原因。同时，一些参与其它生理过程的基因同样表现出在突变体中uH2B修饰增加及表达量上调的变化，这说明CLS1还可能参与其它生理过程的表观调控。