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木聚糖酶抑制蛋白在植物防御中发挥重要作用,实验室前期研究已经发现水稻木聚糖酶抑制蛋白RIXI(Rice xylanase inhibitor)受到稻瘟病菌诱导表达,并且能参与抵御稻瘟病菌的抗病反应;另外,水稻OsWRKY6和OsWRKY46转录因子可能通过调节RIXI表达水平提高水稻抗稻瘟病能力。本研究利用转基因技术获得RIXI过表达水稻株系,结合已获得的OsWRKY6、OsWRKY46过表达水稻株系和RIXI敲除水稻株系来探究木聚糖酶抑制蛋白RIXI表达水平与水稻抗稻瘟病能力的关系。主要研究结果如下:
构建35S∶∶RIXI∶sGFP过表达载体,并且通过农杆菌介导的水稻转基因技术获得纯合且稳定表达的RIXI过表达水稻株系。在正常生长条件下,RIXI过表达水稻株系的RIXI表达水平明显高于野生型水稻;使用激光共聚焦扫描显微镜检测到RIXI-sGFP融合蛋白在RIXI过表达水稻株系中稳定表达。
通过实时定量PCR测定OsWRKY6、OsWRKY46、RIXI过表达水稻株系,RIXI敲除水稻株系和野生型水稻的RIXI表达水平并且分析不同水稻株系农艺性状以及水稻分蘖期、抽穗期和灌浆期净光合速率。在正常生长条件下,各转基因水稻株系及野生型水稻的RIXI表达水平各不相同,但是,不同转基因水稻株系的分蘖数、有效穗数和千粒重以及分蘖期、抽穗期和灌浆期净光合速率与野生型水稻相比没有显著差异。本研究中,木聚糖酶抑制蛋白RIXI表达水平的上调或下调未对水稻生长发育、产量和光合作用产生影响。
使用稻瘟病菌处理OsWRKY6、OsWRKY46、RIXI过表达水稻株系,RIXI敲除水稻株系和野生型水稻,并且分析不同水稻株系的RIXI表达水平与抗稻瘟病能力。结果发现,水稻抗稻瘟病的能力可能与RIXI表达水平呈正相关。木聚糖酶抑制蛋白RIXI表达水平较高的过表达水稻株系中病程相关蛋白基因和信号通路基因表达水平明显上调,过氧化氢含量和抗氧化酶活性提高,水稻抗稻瘟性相应更强;而木聚糖酶抑制蛋白RIXI表达水平较低的RIXI敲除水稻株系和野生型水稻,水稻抗稻瘟病能力更差。
综上所述,水稻木聚糖酶抑制蛋白RIXI表达水平与水稻抗稻瘟病能力存在相关性。RIXI表达水平较高的水稻株系具有较强的抗稻瘟病能力,而RIXI表达水平的降低则会影响水稻的抗稻瘟性。此外,本文还获得了纯合T2代OsWRKY46突变体水稻,为探究OsWRKY46转录因子的抗病功能积累了实验材料。
构建35S∶∶RIXI∶sGFP过表达载体,并且通过农杆菌介导的水稻转基因技术获得纯合且稳定表达的RIXI过表达水稻株系。在正常生长条件下,RIXI过表达水稻株系的RIXI表达水平明显高于野生型水稻;使用激光共聚焦扫描显微镜检测到RIXI-sGFP融合蛋白在RIXI过表达水稻株系中稳定表达。
通过实时定量PCR测定OsWRKY6、OsWRKY46、RIXI过表达水稻株系,RIXI敲除水稻株系和野生型水稻的RIXI表达水平并且分析不同水稻株系农艺性状以及水稻分蘖期、抽穗期和灌浆期净光合速率。在正常生长条件下,各转基因水稻株系及野生型水稻的RIXI表达水平各不相同,但是,不同转基因水稻株系的分蘖数、有效穗数和千粒重以及分蘖期、抽穗期和灌浆期净光合速率与野生型水稻相比没有显著差异。本研究中,木聚糖酶抑制蛋白RIXI表达水平的上调或下调未对水稻生长发育、产量和光合作用产生影响。
使用稻瘟病菌处理OsWRKY6、OsWRKY46、RIXI过表达水稻株系,RIXI敲除水稻株系和野生型水稻,并且分析不同水稻株系的RIXI表达水平与抗稻瘟病能力。结果发现,水稻抗稻瘟病的能力可能与RIXI表达水平呈正相关。木聚糖酶抑制蛋白RIXI表达水平较高的过表达水稻株系中病程相关蛋白基因和信号通路基因表达水平明显上调,过氧化氢含量和抗氧化酶活性提高,水稻抗稻瘟性相应更强;而木聚糖酶抑制蛋白RIXI表达水平较低的RIXI敲除水稻株系和野生型水稻,水稻抗稻瘟病能力更差。
综上所述,水稻木聚糖酶抑制蛋白RIXI表达水平与水稻抗稻瘟病能力存在相关性。RIXI表达水平较高的水稻株系具有较强的抗稻瘟病能力,而RIXI表达水平的降低则会影响水稻的抗稻瘟性。此外,本文还获得了纯合T2代OsWRKY46突变体水稻,为探究OsWRKY46转录因子的抗病功能积累了实验材料。