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水稻纹枯病是水稻三大病害之一,近年来纹枯病危害面积迅速扩大,危害程度急剧加重,已严重影响水稻的产量和品质,因此对水稻纹枯病的防治已迫在眉睫。由于引起水稻纹枯病的立枯丝核菌(Rhizoctonia solani Kühn)具有强腐生性和宽寄主范围,利用传统方法很难找到较高水平的抗源,给水稻纹枯病的抗性研究带来一定的困难,因而目前国内外还未深入展开纹枯病的抗病机制和遗传育种研究。
探讨转录因子在植物防御系统中的功能成为近年来的研究热点之一。在植物中发现的WRKY转录因子超家族是因其家族成员N-末端都含有WRKYGQK七个保守的氨基酸而得名。所有已知的WRKY家族成员均含有一个或两个WR_KY结构域及一个Cys<,2>His<,2>或Cys2I-IisCys类型的锌指结构基序。目前很多研究表明WRKY转录因子广泛参与调控植物的生长发育、新陈代谢及对生物或非生物胁迫的应答反应。
本论文在水稻纹枯病菌侵染12小时的水稻组织中克隆出OsWRKY74基因的cDNA,继而对OSWRKY74基因的表达谱进行初步的分析,为进一步研究OsWRKY74基因在水稻抗纹枯病防御反应中的作用打下基础。
本研究首先对纹枯病的抗性鉴定方法进行了改良。利用文献报道的3种抗性鉴定方法接种水稻,发病率不高,病情也轻重不一。而采用本实验室改进的抗病鉴定方法一菌条法接种水稻叶鞘可达到100﹪发病率,而且病情比较均一,重复性高,能满足实验室的抗病鉴定需要。然后以水稻品种日本晴为材料,用水稻纹枯病菌强致病菌株AG-1-IA进行接种,12小时后取样提取总RNA。根据已知WRKY基因家族的保守结构区域设计两条简并引物Pwrkyl和Pwrky2,通过3’RACE的方法获得4个特异性片段,其中Pwrkyl引物扩增的片段大小分别为257bp和382bp,Pwrky2引物扩增的片段大小分别为485bp和696bp。通过在Genebank中进行序列比对分析,发现257bp片段与水稻OsWRKY174基因序列有96﹪以上同源性;而其它片段则可能是由于引物错配得到的非目的片段。为进一步研究克隆所得到的WRKY基因的功能,用Noghem blot技术对OsWRKY74基因进行了表达谱分析。结果显示OsWRKY74基因在受纹枯病菌接种诱导后12h、24h、36h、60h存在差异表达,12h时表达量最高,24h、36h以及60h时表达量已经显著下降至本底水平。生物信息学分析结果显示,OsWRKY74蛋白是由361个氨基酸组成,含有一个WRKY结构域,一个核定位信号,两个SUMO结构域及Cys2His2模式的锌指结构基序,暗示其在转录调控中的作用。综上所述,本研究获得的OsWRKY74基因在水稻抗纹枯病信号途径中可能存在着重要的调控作用。