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水稻白叶枯病（bacterial leaf blight,BB）和水稻细菌性条斑病（bacterial leaf blight,BLS）是全世界水稻种植区内两种重要的细菌性病害。生产上控制这两种病害最有效的措施是种植携带抗性基因的抗病品种,然而由于病原菌的不断变异,新的毒性小种不断出现,往往导致抗病品种在种植数年后丧失了抗病性。有关水稻抗病性丧失的机理还少见报道。目前鉴定的水稻白叶枯病抗性基因约40个,但相对应的病原菌小种却较难鉴定。菲律宾6号小种代表菌株PXO99A,是水稻白叶枯病菌的代表性模式菌株,它对大多数的水稻品种都表现出强毒性。PXO99A携带有19个称之为转录激活类因子（transcription activator-like effector,TAL effector）的基因或同源物,其中包括3个被认为是假基因（pseudogenes）的或者称之为truncated-TAL effectors的同源物:相对于完整的TAL effector序列,tal6在起始密码子下游97bp处有一个单核苷酸“G”的插入,tal3a在起始密码子下游2013 bp处被提前终止导致103个氨基酸被截断,tal3b则是2560-3249 bp的688 bp被删除导致250个氨基酸的缺失。蛋白质结构比较发现,尽管Tal3a和Tal3b缺少了碳端的AD功能域,但Tal3a在碳端仍有2个核定位信号,而Tal3b的碳端仍有1个核定位信号。这种被称为假基因的3个truncated-TAL effector是否具有功能,还不清楚。本研究原本计划从PXO99A出发,通过无标记敲除的方法获取不含TAL effectors突变体。当我们敲除了含有truncated-TAL effector的tal3a和tal3b的Tal3基因簇之后,突变体菌株在IRBB1（Xa1）、IRBB2（Xa2）和IRBB14（Xa14）上从毒性菌株转变成了无毒性菌株。野生型PXO99A在这三种水稻上都表现出很强的毒力,但Tal3基因簇突变体P?Tal3却在三种水稻上激发了过敏反应（hypersensitive response,HR）。将Tal3a或者Tal3b通过质粒的方式回补回P?Tal3,除了Tal3b未能让P?Tal3在IRBB14改变无毒性外,其他情况下P?Tal3均恢复了野生型PXO99A原有的毒性。这说明tal3a和tal3b对P?Tal3的无毒力具有某种特异的未知贡献。TAL effectors家族成员在核酸和蛋白质水平上均高度保守,都含有氮端的分泌信号、中间的34个氨基酸重复单元串联成的重复区和碳端的核定位信号、酸性转录激活域。TAL effectors重复单元12、13位可变氨基酸（repeat variable diresidue,RVD）的数量和排列顺序,决定了基因本身的特异性及互作靶标的特异性。我们以tal3a为对象,对其重复区和核定位信号进行了突变,研究各个功能域的特征和对其抑制功能的作用。结果发现,tal3a抑制功能需要重复区（>2.5个重复）,但不存在RVD的特异性;tal3a抑制功能也需要核定位信号,核定位信号的突变会影响其抑制功能。为了验证碳端完整的Tal3a和Tal3b是否还能成功抑制三种水稻的抗性,本研究将AvrXa7的碳端替代Tal3a和Tal3b的对应区域。实验结果显示,构建全长的tal3a和tal3b失去了抑制水稻抗性反应的能力。转化有全长tal3a和tal3b构建的P?Tal3接合子,保持了在苗期水稻激发过敏反应和在成株期水稻上不能形成病斑的结果。这说明,缺失碳端的酸性转录激活域是Tal3a和Tal3b作为抗性反应抑制子所必需的。为了验证全长碳端的tal3a和tal3b丧失抑制水稻抗性的功能,是否是因为其已经获得了无毒功能,我们将全长碳端构建的tal3a和tal3b转化到PH突变体。PH是PXO99A所有TAL effectors的突变体,它丧失了在IRBB1、IRBB2和IRBB14上激发HR的能力。但携带有全长tal3a和tal3b的PH接合子,能够在三种抗性水稻上激发HR,在感病对照品种IR24上去没有这种能力。因为接合子不含有主效毒性因子pthXo1,所以也无法评价接合子产生病斑的能力。这一结果提示,三种抗性水稻中的R基因识别的是普通的全长TAL effectors,如果有它们的存在,抗性就会被激活。IRBB1是IR24为背景的近等基因系中的一个品系,其携带有NBS-LRR类抗病基Xa1。为了验证IRBB1表现出来上述表型是否与Xa1相关,我们从IRBB1中扩增克隆了Xa1基因,并转化感病品种粳稻Kitaake。正如预期,T0代转基因水稻表现出对P?Tal3有抗性,并且这种抗性可以被Tal3a或Tal3b抑制,T1代的两个品系也表现出一致的结果。这一结果说明Xa1能够识别完整全长的TAL effectors并被激发产生抗性,但这种抗性可以被Tal3a或Tal3b所抑制。本研究还调查了水稻细菌性条斑病菌（Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc）中truncated-TAL effectors的抑制功能,当Xoc菌株RS105中唯一的truncated-TAL effectors Tal5e被敲除之后,RS105突变体在IRBB1和Xa1转基因植株上均转变为非亲和性互作。但Xoo与Xoc来源的truncated-TAL effectors回补回RS105的tal5e突变体时,接合子恢复了在IRBB1和Xa1转基因植株上亲和性互作能力。这说明,Xoo与Xoc的truncated-TAL effectors在进化上是保守的,均作为R基因抗性的抑制子。