泛素蛋白酶体途径(ubiquitin-proteasome system, UPS)是一类在植物生长、发育和激素应答系统中起重要作用的转录后修饰蛋白降解途径。最近的研究表明,在生物和非生物胁迫中,UPS对植物抗性反应调控也起了重要的作用。本文研究了OsBBI1基因在体外的泛素连接酶E3功能,利用Tos17插入突变体和过表达转基因植株研究了OsBBI1基因在植物体内的水稻和稻瘟菌互作中的作用。在研究水稻对稻瘟病菌侵染的基因表达谱过程中,我们发现一个RING蛋白基因在稻瘟病菌侵染或BTH处理后显著上调,推测这个基因OsBBI1可能在水稻对稻瘟病抗性中起作用。水稻OsBBI1基因编码蛋白一级结构的分析显示,OsBBI1蛋白属于C3HC4构型,其C端是典型的RING蛋白。通过原核表达获得纯化的OsBBI1重组蛋白质,实验证实了OsBBI1重组蛋白具有体外泛素连接酶E3活性。进一步研究去掉RING结构域的截短OsBBI1蛋白发现其体外泛素连接酶E3活性消失。这些结果表明,OsBBI1是一个新发现的具有泛素连接酶E3活性的RING蛋白,其RING结构域是泛素连接酶E3活性的关键部位。半定量RT-PCR分析结果说明,OsBBI1基因在水稻植株包括根、茎、叶和鞘中有组成型表达。该基因受SA类似物BTH强烈诱导,并且在稻瘟菌接种后水稻OsBBI1基因上调表达。这些结果表明,OsBBI1基因可能在水稻对稻瘟菌的抗病反应中有一定的作用。为了研究OsBBI1在抗病反应中的功能,利用构建的水稻OsBBI1基因突变株osbbi1和过量表达植株研究该E3泛素连接酶在水稻和稻瘟菌互作中的作用。osbbi1突变株来自水稻日本晴(Nipponbare),和野生型相比,其形态表现型上没有明显的变化。RT-PCR分析结果表明,osbbi1突变株没有明显的OsBBI1基因表达。接种不同小种的稻瘟菌,osbbi1突变株降低了植株对稻瘟菌小种ZD1 (strain 99-188、ZD3 (strain 98-271)和ZG1 (strain 94-10)的抗病性,其发病级数比野生型平均升高1级。病斑也比野生型发生更严重。这些结果表明,OsBBI1基因在水稻对稻瘟菌免疫上是必须的。利用OsBBI1过量表达株分析植物的抗病性表现。RT-PCR分析结果表明,在过量表达植株(OE-255, OE-256和OE-259, T3-T5代)中,OsBBI1的表达水平高于野生型植株TP309。其发病级数普遍低于野生型植株1.1-2.5级。离体叶片接种也得到相似的结果。病斑大小在侵染稻瘟菌小种ZB1和ZB15后,分别减少50%-80%和45%-50%。这些结果表明,OsBBI1基因在水稻对稻瘟菌的多个小种的抗病性中起作用。比较分析了上述突变体和过量表达转基因株系接种稻瘟菌后的细胞水平抗病反应。分析野生型、osbbi1突变体和过表达株系的活性氧(ROS)产生、胼胝体的沉积和细胞壁蛋白交联状况。osbbi1突变体叶鞘表皮细胞中积累的活性氧比例比野生型叶鞘积累活性氧比例少,而野生型叶鞘表皮细胞中积累的活性氧比例比过表达植株叶鞘积累活性氧比例少；osbbi1突变体叶鞘表皮细胞中积累的胼胝体的比例比野生型叶鞘积累胼胝体的比例少,而野生型叶鞘表皮细胞中积累的胼胝体比例比过表达植株叶鞘积累胼胝体比例少；同时osbbi1突变体叶鞘表皮细胞中蛋白交联的比例比野生型叶鞘蛋白交联的比例少,而野生型叶鞘表皮细胞中蛋白交联的比例比过表达植株叶鞘蛋白交联的比例少。透射电镜观察结果表明osbbi1突变体叶鞘表皮细胞壁的厚度比野生型叶鞘表皮细胞壁的厚度小,而野生型叶鞘表皮细胞的厚度比过表达植株表皮细胞壁的厚度小本文还进一步比较分析了与细胞壁相关基因的表达。首先,活性氧相关基因OsRbohA-1、OsRbohB-1、OsRbohA-2、OsRbohB-2的表达分析显示,在OsBBI1基因过表达植株中这四个基因表达量上升,而在osbbi1突变体植株中这四个基因的表达量下降。其次,比较分析了细胞壁合成相关基因(OsGSL2-1, OsCAD2-1和OsCAD3-1)表达。在osbbi1突变体植株中这三个基因的表达量下降,在OsBBI1基因过表达植株中这三个基因表达量上升。半定量RT-PCR分析表明,过表达植株接种稻瘟菌后PR1a基因上调表达。上述结果表明OsBBI1可能通过改变细胞壁抗性反应在抗稻瘟病中起作用,而且OsBBI1可能也参与一般的抗性信号传导途径。