水稻甘油二酯激酶基因OsDAGK1以及磷脂酶C/甘油二酯激酶途径在抗病反应中的作用

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磷脂酶C(Phospholipase C,PLC)/甘油二酯激酶(diacylglycerol kinase,DAGK)信号是植物信号传导途径中一个极为重要的组分,在植物生长发育、逆境与激素反应以及抗病反应的信号传导途径中具有重要作用。本研究中,我们克隆和鉴定了一个水稻DAGK基因OsDAGK1;发现OsDAGK1在由苯并噻二唑(benzothiadiazole,BTH)诱发的诱导抗病性中激活表达,过量表达OsDAGK1的转基因烟草对烟草TMV和黑胫病菌表现出增强抗性;而且PLC/DAGK介导的信号途径参与BTH诱导的水稻细胞氧化进发、过敏性死亡以及抗病防卫反应。 运用抑制性差减杂交法分离鉴定了200多个与BTH诱发的水稻诱导抗病性相关的差别表达基因克隆,其中的一个克隆可能是一个水稻DAGK基因的片段。采用快速扩增cDNA末端(RACE)技术,我们克隆鉴定了该水稻DAGK基因OsDAGK1全长cDNA。OsDAGK1全长cDNA序列为2012bp,含有一个1500 bp的ORF区域,预测编码一个499氨基酸组成的DAGK蛋白。OsDAGK1基因位于水稻4号染色体上,含有12外显子和11个内含子。进一步鉴定了水稻基因组中的其它7个DAGKs基因。根据推测的蛋白序列,所有OsDAGKs都包含一个300aa左右的保守DAGK催化结构域。EST随机性电子分析、RT-PCR和Northernblot表明,水稻DAGK基因的表达具有组织特异性,叶片中高度表达,根与种子中少量表达,茎和花中极少表达;而且在生物与非生物逆境反应中具有差别表达特性,OsDAGK1在BTH诱发处理并接种稻瘟病菌的水稻叶片中能快速激活表达,而且维持较长时间的高水平表达。 为了进一步明确OsDAGK1在水稻抗病性中的作用,我们将OsDAGK1基因编码区置于植物双元载体CHF3中CaMV 35S组成型强表达启动子的下游,运用根癌农杆菌介导的叶盘法转化烟草,经卡那霉素抗性筛选和PCR检测获得12株OsDAGK1转基因植株。Southern分析表明OsDAGK1基因已成功整合到烟草基因组DNA中;Northern分析表明,转基因T0代烟草植株都正常表达OsDAGK1基因。抗病性测定表明,过量表达OsDAGK1的转基因烟草植株提高了对烟草花叶病毒TMV和黑胫病菌(Phytophthora parasitica var.nicotianae,Ppn)的抗病性。浙江大学硕士学位论文 以水稻悬浮细胞一白叶枯病细菌互作为实验系统,进一步研究了BTH处理后水稻细胞中活性氧(active oxygen sPeeies,AOS)、过敏性细胞死亡、PLcfDAGK途径关键酶与有关转录因子和防卫反应相关基因的表达模式。结果表明,BTH可显著诱导水稻细胞AOS的产生和过敏性细胞死亡,处理后3一4小时活性氧产生到达最高峰,8小时细胞开始过敏性死亡。BTH处理的水稻悬浮细胞中,白叶枯病细菌的侵染同样诱导了氧化迸发及过敏性细胞死亡,而超氧物歧化酶(superoxide dismutase,SoD)、过氧化氢酶(eatalase,CAT)、黄酮以及N-乙酞半肤氨酸等活性氧清除剂或抗氧化剂显著抑制BTH诱导的过敏性细胞死亡,表明AOS在BTH诱导的水稻HR细胞死亡中起重要作用。BTH单独处理或者BTH处理再接种白叶枯病细菌均能激活水稻悬浮细胞中PLC心AGK途径基因甘油二脂激酶基因口‘刀注G尤I和肌醇磷酸专化性磷酸酶C基因Os于)I二PLCI以及乙烯应答转录因子基因OsE火F7和葡聚糖酶基因OsBIG饭了表达。磷脂酸(phosphatidic acid,队)直接处理水稻悬浮细胞也能诱导氧化迸发及细胞过敏性坏死,而PLC抑制剂新霉素处理抑制以产生后一定程度抑制口‘叼G尤了、OsERF7、乙坛刀力弓lul基因的表达以及BTH诱导的水稻悬浮细胞氧化进发以及细胞过敏性死亡。这些结果说明PLC心AGK介导的信号途径在 BTH诱导水稻AOS的产生以及过敏性细胞死亡信号传导途径中具有重要作用。
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