水稻纹枯病是水稻三大病害之一,在我国各大水稻种植区都有发生,对水稻的产量造成了严重影响,严重时可减产50%。目前化学防治是主要的防治方法,但化学农药对环境污染大,且病原菌产生的抗药性问题日益严重,给水稻纹枯病的防治带来了巨大困难。抗病育种是一种经济有效且环境友好型的解决办法,但目前对水稻抗纹枯病机制研究较少,缺乏高抗或免疫品种,现存的抗源中大部分品质资源较差,不能直接应用到生产上,因而对水稻抗纹枯病的机制研究至关重要。根据实验室前期转录组测序结果筛选出两个被纹枯病菌上调表达的NAC家族转录因子NAC90-1与NAC90-2,通过进一步研究得到如下结果:1.利用接纹枯病菌后0、24、48、72 h的水稻叶片提取RNA,反转录,使用实时荧光定量PCR的方法检测,发现NAC90的表达量上调;进一步氨基酸序列同源性比对及遗传进化树分析发现NAC90与拟南芥AtXND1高度同源,因此命名为XND-Like(XNDL);亚细胞定位试验结果证实,XNDL1-GFP定位在核和质膜而XNDL2-GFP定位在核;Yeast mono-hybrid试验结果发现,XNDL1和2的全长和C端在酵母中具有转录激活活性。2.进一步为验证XNDLs在水稻抗纹枯病中的作用,我们建立了XNDL1和2的基因编辑突变体和XNDL2的过表达植株。测序结果发现,xnd1l-1、xndl1-2分别发生了碱基插入或缺失,xndl2-1、xndl2-2分别发生了碱基缺失或插入造成XNDL1和2突变。而且XNDL2过表达植株中XNDL2的表达量显著高于野生型对照组。抗病性结果证实,XNDL1和2的基因编辑突变体均比野生型对照组更感病,而XNDL2过表达植物相比野生型对照抗病,揭示XNDLs正向调控水稻对纹枯病的抗性。3.XNDLs正向调控水稻对纹枯病的抗性,但抗病机制尚不清楚。为进一步分析XNLDs调节水稻抗纹枯病的机制,我们利用野生型对照和XNDL2过表达植物开展了转录组分析。结果发现,两组中差异表达基因共518个,其中在XNDL2过表达植物中上调的基因为358个,下调的基因为160个。在这些差异基因中,我们选取EIN2、EIL2、RGA3、RGA4、RPM1、RPP13-LIKE1、RGA4-LIKE、RGA4-2、LOC4341545共9个基因进行验证,发现结果与转录组结果吻合;对差异表达基因进行GO(Gene Ontology)分析,发现差异基因在分子功能上主要富集在结合与催化活性中;在细胞组分上主要富集在细胞器与细胞膜;参与的生物学过程主要包括代谢过程等;对差异基因进行KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)分析,发现差异基因参与的主要生化代谢途径和信号转导途径包括:I型跨膜蛋白铎受体信号通路与苯丙醇生物合成;从差异表达基因中筛选出的EIN2,是乙烯信号转导途径中的关键因子,对ein2突变体进行了水稻纹枯病抗性鉴定,发现突变体较野生型对照相比更感病,说明XNDL转录因子部分通过激活乙烯信号通路调控水稻对纹枯病的抗性。