【摘 要】
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水稻纹枯病是由立枯丝核菌(Rhizoctonia solani Kühn)引起的真菌性病害,对水稻产量和品质均会造成较大影响,抗病品种选育是防治水稻纹枯病最有效措施之一。本研究通过水稻纹枯病抗性鉴定试验及对响应激素和纹枯病菌接种诱导的基因OsDUF功能初步验证,为抗性品种选育及有效防治水稻纹枯病提供理论依据。主要研究成果如下:在2020年份的水稻纹枯病抗性鉴定试验中,综合大田成株,温室苗期,离体叶
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水稻纹枯病是由立枯丝核菌(Rhizoctonia solani Kühn)引起的真菌性病害,对水稻产量和品质均会造成较大影响,抗病品种选育是防治水稻纹枯病最有效措施之一。本研究通过水稻纹枯病抗性鉴定试验及对响应激素和纹枯病菌接种诱导的基因OsDUF功能初步验证,为抗性品种选育及有效防治水稻纹枯病提供理论依据。主要研究成果如下:在2020年份的水稻纹枯病抗性鉴定试验中,综合大田成株,温室苗期,离体叶片三个部分抗性评价,共筛选到45份对水稻纹枯病抗性表现较好的材料。2021年份对这45份材料再次进行水稻纹枯病抗性鉴定试验,发现有16份材料仍对水稻纹枯病保持较好的抗性。在对不同抗感品种接种水稻纹枯病菌后,结果显示,基因Os02g0761300和Os01g0874300在抗病品种(港源8号)中表达量显著上调,峰值分别为0 h的69倍和19倍,而在感病品种(盐丰47)中,基因表达量无明显变化,选择基因Os02g0761300作为水稻抗纹枯病候选基因,并将其命名为OsDUF。对基因OsDUF生物信息学分析后发现,该基因只含一个外显子,无内含子,基因CDS全长为1293bp,编码430个氨基酸长度的蛋白质,含有一个未知功能结构域DUF1645。蛋白质氨基酸组成中,丙氨酸(Ala)含量最高。对蛋白质亲/疏水性预测分析发现该蛋白可能为亲水性蛋白。基因组织表达预测结果显示该基因表达在成熟老叶中含量最高,互作蛋白预测结果显示共有10个水稻内的蛋白可能与其存在互作。在对水稻组织根、茎、新叶、老叶、叶鞘等五个不同组织的OsDUF基因相对表达量检测后发现,与根中相比,新叶中表达量最高,其次是叶鞘和茎秆。亚细胞定位结果显示该蛋白定位在细胞质中。在获得17株第一代水稻突变体后,提取叶片组织的DNA测序比对发现,17株突变体的OsDUF基因伴有碱基的缺失,插入或者突变,OsDUF基因被成功敲除。水稻离体叶片纹枯病抗性鉴定试验结果表明,突变体相对野生型更加感病,说明该基因对水稻抗纹枯病起正向调控作用。在对预测的十个候选蛋白与OsDUF蛋白的一对一互作验证发现,该蛋白与10个候选蛋白之间不存在互作可能。为了进一步探究该基因可能存在调控抗病的信号通路,本试验研究了在外源激素处理下该基因的表达情况,发现吲哚乙酸,乙烯,茉莉酸处理下基因OsDUF上调表达,而在赤霉素,脱落酸,水杨酸处理下,基因OsDUF受到诱导表达量下调;随后测定了野生型水稻和突变体水稻接种纹枯病后免疫防御和激素响应相关基因的表达水平,与接种前相比,野生型的防卫基因Os AOS1、Os PR1a、Os PR1b、Os PR10、Os PAL1、乙烯信号通路关键基因Os EIL1、Os EIL2、Os ERF063、茉莉酸合成相关基因LOX2表达量上调水平显著高于突变体,说明基因OsDUF可能通过水稻防卫基因调控和激素调控的信号通路参与的水稻纹枯病抗性调控。
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