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水稻细菌性条斑病是由Xanthomonas oryzae pv. oryzicola引起的细菌性病害,简称细条病,现已成为威胁我国南方稻区水稻生产的重要病害。由细条病所引起的产量损失能够达到15-25%。对细条病抗性基因及对防御机制的研究,有助于有效控制水稻细条病的发生与发展。
XIOsPR10基因是本实验室在水稻细条病侵染应答的差异蛋白质组学研究中发现的一个拟抗病基因,本文围绕XIOsPR10基因进行研究。对中花11转基因植株进行了细菌性条斑病抗性分析及基因芯片的分析;开展了生物和非生物胁迫下XIOsPR10基因及其它5个防御相关基因的表达分析,对它们在水稻抗性网络中的功能位置进行了解析。
在抽穗初期对转基因植株和野生型植株进行细条菌接菌实验,结果显示过表达植株对细条菌有一定抗性。利用Affymetrix的基因芯片对转基因植株和野生型植株中受细条病菌侵染调控的基因进行高通量检测,野生植株、过量表达植株、RNAi植株接茵后与模拟对照的植株相比分别有127、204、690个差异基因。这些差异基因可能与细条菌的抗性有关。
通过荧光定量PCR分析各种胁迫处理后XIOsPR10基因的表达量变化,结果显示XIOsPR10基因主要在机械损伤、细条菌、MeJA、SA、ABA、NaCl处理时有变化。进一步检测了在上述处理下OsL-RLK1、AOS、PR-1a、PR-10a、PR-5等5个防御相关基因的表达量变化,对XIOsPR10基因和这5个基因在水稻抗性网络中的功能位置进行了解析。OsL-RLK1基因是类受体蛋白激酶(receptor-like protein kinase)的编码基因,类受体蛋白激酶位于水稻抗性网络的上游位置,起到从胞外接收并转导信号的作用。AOS基因是JA合成途径的关键酶基因,它的上调表达可以促进JA类物质的合成。XIOsPR10、PR-1a、PR-10a、PR-5基因是病程相关基因,可以对外界刺激产生应答。荧光定量PCR检测结果显示MeJA上调OsL-RLK1、AOS、XIOsPR10、PR-1a、PR-10a、 PR-5基因的表达,说明这些基因都是受MeJA诱导的基因。机械损伤和NaCl上调上述6个防御相关基因,推测这两种刺激的信号通过类受体蛋白激酶OsL-RLK1传导进细胞内,经JA信号途径,诱导病程相关基因的表达。细条菌上调AOS、XIOsPR10、PR-1a、PR-10a基因的表达,推测细条菌的刺激信号通过其它受体传导进细胞内,经JA信号途径,诱导病程相关基因的表达。SA下调AOS基因,上调OsL-RLK1、XIOsPR10、PR-1a、PR-10a、PR-5基因,说明SA对JA合成途径具有抑制作用,推测SA信号通过类受体蛋白激酶OsL-RLK1转导进细胞内,诱导病程相关基因的表达。ABA上调AOS基因,说明ABA对JA合成途径有一定的促进作用。ABA上调OsL-RLK1、PR-10a、PR-5基因,推测ABA信号通过类受体蛋白激酶OsL-RLK1传导进细胞内,诱导PR-5、PR-10a基因的表达。