水稻miR171b-OsSCL6-Ⅱ模块在稻瘟病抗性中的作用研究

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稻瘟病是全球水稻生产中的重大病害,其病原物Magnaporthe oryzae(syn.Pyricularia oryzae)可侵染水稻、叶片、稻穗、谷粒等不同器官,造成水稻严重减产。培育抗病水稻品种是最经济有效的防控稻瘟病的措施。MicroRNA(miRNA)是一类短链RNA,长约21个核苷酸。它们介导m RNA靶分子在转录后切割或降低靶分子翻译,从而调控生物体器官的形态建成、生长发育、激素分泌与信号转导及对环境胁迫的应答能力。实验室前期研究中选取抗病水稻材料IRBLkm-Ts和感病材料LTH,通过小RNA测序分析鉴定了一批差异响应稻瘟菌侵染的miRNA。本论文围绕其中一个差异响应miRNA,即miR171b,对其在稻瘟病抗性中作用进行全面分析,明确了miR171-OsSCL6-Ⅱ模块调控水稻对稻瘟病的抗性。主要实验结果如下:1.通过定量PCR鉴定了miR171b响应稻瘟菌侵染的表达模式。在感病材料LTH中接种稻瘟病菌后,miR171b表达量升高,而在抗病材料IRBLkm-Ts表达量减少,说明miR171b可能参与水稻对稻瘟菌侵染的应答反应。2.MiR171b正调水稻对稻瘟病的抗性。通过构建miR171b的过表达水稻材料(OX171b)和诱捕靶标水稻材料(MIM171b)并进行抗性鉴定,结果表明OX171b比对照更抗病,表现为病斑更小,稻瘟菌侵染进程更慢,水稻细胞中过氧化氢积累量增多,防御基因表达量升高;而MIM171b比对照更感稻瘟病,表现为病斑更多,稻瘟菌侵染进程更快,过氧化氢积累量较少,防御基因表达量降低。3.OsSCL6-Ⅱa/c负调水稻对稻瘟病的抗性。在接菌实验后,我们分析了5个候选靶基因的表达模式,发现靶基因OsSCL6-Ⅱa(0s02g44370)、OsSCL6-Ⅱb(0s02g44360)、OsSCL6-Ⅱc(0s04g46860)响应水稻对稻瘟菌的免疫应答。通过对其敲除突变体的抗性鉴定,结果表明miR171b靶基因OsSCL6-Ⅱa(0s02g44370)和OsSCL6-Ⅱc(0s04g46860)可能作为易感因子,负调水稻对稻瘟病的抗性。4.MiR171b影响水稻的农艺性状。通过观察过表达水稻材料OX171b和诱捕靶标水稻材料MIM171b的农艺性状,结果表明过表达水稻材料OX171b表现为植株变高、抽穗延迟,而诱捕靶标水稻材料MIM171b表现为植株变矮、抽穗提前。另外,miR171b也影响了水稻粒长表型。综上所述,本研究结果表明,miR171b-OsSCL6-Ⅱ模块调控水稻对稻瘟病的抗性。此外,miR171b也影响水稻的农艺性状,包括抽穗期、株高及粒长。由此,miR171bOsSCL6-Ⅱ模块的鉴定为水稻稻瘟病抗性和农艺性状遗传改良提供了候选基因资源。
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