无机磷是营养元素缺乏中最常见的限制植物生长发育的元素之一,自然界中植物常常会面临低磷胁迫的逆境,对此,植物会在形态上发生根系结构的变化,增加磷元素的吸收,体内磷信号通路一些转录因子被激活,调控植物的生长发育和对环境的适应性。通过转录因子之间的联系,磷信号通路和一些植物激素途径之间存在着相互作用。茉莉酸是植物内源激素,通过其信号传导网络对植物器官的生长发育,应对非生物胁迫的适应性和免疫响应也都有调控作用。据研究报道,茉莉酸信号在水稻白叶枯病的防御中有重要作用。由白叶枯病菌(Xanthomonasoryzae pv.Oryzae)引起的白叶枯病是一种世界性的水稻细菌性病害,在自然界和农田生态系统中会导致水稻大量减产,甚至绝收。本研究发现磷饥饿激活水稻茉莉酸(jasmonic acid,JA)途径从而提高水稻对白叶枯病菌的耐病性。具体研究结果如下:1.通过Real time quantitative PCR(RT-q PCR)检测基因表达,结果显示茉莉酸合成途径、信号途径和防御相关基因在磷饥饿处理后显著性上调表达。磷饥饿处理3天后,水稻内源性JA和Me JA含量显著性升高。这些结果表明磷饥饿处理激活JA途径。2.通过启动子序列分析发现Os MYC2的启动子序列上含有3个磷饥饿信号途径关键转录因子Os PHR2特异结合顺式作用元件。酵母单杂交实验、凝胶迁移实验和染色质共沉淀实验表明Os PHR2在体内外结合Os MYC2启动子上的顺式作用元件,Os PHR2转录调控Os MYC2的表达。3.在正常培养条件下,JA途径相关基因表达量在Os PHR2-Ov1水稻中高于而在Os PHR2 T-DNA插入突变体phr2中低于野生型对照。磷饥饿处理诱导茉莉酸途径相关基因表达在Os PHR2-Ov1中增强而在phr2突变体中受到抑制,表明Os PHR2调控Pi饥饿诱导的JA途径。4.通过接菌实验发现磷饥饿处理增强水稻防御白叶枯病菌的侵染,Os PHR2-Ov1水稻对白叶枯病的耐病性增强,phr2突变体对白叶枯病的耐病性减弱,表明Os PHR2调控磷饥饿介导的水稻对Xoo抗性。5.通过构建Os MYC2 CRISP/Cas9转基因水稻myc2,和其不响应Me JA诱导的根敏感性,表明Os MYC2正调控JA途径。myc2对白叶枯病的耐病性低于对照,且不受缺磷处理诱导,表明Os MYC2响应Pi饥饿诱导的JA途径和水稻抗病性。综上所述,本研究结果表明磷饥饿处理激活JA途径并提高水稻对白叶枯病的耐病性。Os PHR2对Os MYC2的转录调控以及这种调控诱导水稻防御白叶枯病菌侵染完善了磷饥饿信号途径与JA途径的调控网络体系,为解析植物如何整合营养供应(如Pi)和激素(如JA)冲突而平衡生长与免疫之间的矛盾提供新视野。