水稻外分泌蛋白與白葉枯病相關(guān)性的研究.pdf

1、水稻白葉枯病(Bacterial Blight，BB)是一種由革蘭氏陰性細(xì)菌黃單胞桿菌水稻變種（Xanthomonas Oryzae pv.Oryzae，Xoo）引起的水稻細(xì)菌性維管柬病害，疣粒野生稻（Oryza meyerianaL.）對(duì)白葉枯病表現(xiàn)為免疫。本研究以疣粒野生稻和感病水稻品種日本晴為研究對(duì)象，分析了外分泌蛋白質(zhì)在抗/感水稻與白葉枯病菌互作中的作用，具體的研究結(jié)果如下:
　　1.利用Semi-Quantitative

2、 PCR和Quantitative Real Time PCR分析14個(gè)受Xoo誘導(dǎo)的疣粒野生稻差異蛋白的轉(zhuǎn)錄水平，結(jié)果表明其中8個(gè)差異蛋白的轉(zhuǎn)錄水平與其蛋白表達(dá)水平一致。另外，疣粗野生稻中過(guò)氧化酶活性的本底水平約是日本晴中的3.1倍，而且二者葉片中該酶活性均受Xoo侵染的誘導(dǎo)而上調(diào)。
　　2.從疣粒野生稻Xoo應(yīng)答蛋白中選取兩個(gè)信號(hào)蛋白(OmCS1、OmSCP8)及兩個(gè)病程相關(guān)蛋白（OmPOP11、OmR40c1）進(jìn)行基因功能的

3、初步分析。OmCS1蛋白被預(yù)測(cè)帶有一個(gè)CHORD-SGT1(CS)結(jié)構(gòu)域。過(guò)量表達(dá)OmCS1的水稻能夠顯著提升對(duì)白葉枯病的耐病性，而且該過(guò)表達(dá)株系中參與SA合成與積累的關(guān)鍵基因OsPAL和OsNPR1的表達(dá)均上調(diào)，我們推測(cè)OmCS1的耐病性可能與SA抗病信號(hào)途徑關(guān)。OmPOP11被預(yù)測(cè)是一個(gè)帶有Prolyl OligoPeptidase(POP)活性的蛋白。過(guò)量表達(dá)OsPOP11的水稻也能夠顯著提升對(duì)白葉枯病的耐病性，其具體的耐病機(jī)制尚

4、待進(jìn)一步研究。OmSCP8是一個(gè)帶有Serine CarboxyPeptidases(SC)結(jié)構(gòu)域的蛋白，與Brassinosteroids(BR)信號(hào)途徑中的關(guān)鍵蛋白BRS1屬于同源蛋白。OmSCP8轉(zhuǎn)基因水稻也在一定程度上提高了對(duì)白葉枯病的耐病性，而且在該轉(zhuǎn)基因株系中，參與SA合成與積累的關(guān)鍵基因OsPAL也上調(diào)表達(dá)。
　　3.OmR40c1被預(yù)測(cè)是一個(gè)帶有Ricin_B(蓖麻凝集素)結(jié)構(gòu)域的蛋白，該蛋白定位于細(xì)胞質(zhì)膜上，且能

5、與血紅細(xì)胞發(fā)生凝集作用。部分PR基因、SA和JA合成與積累的關(guān)鍵基因在OmR40c1轉(zhuǎn)基因水稻中均下調(diào)表達(dá)。對(duì)OmR40c1和5'UTR-OmR40c1轉(zhuǎn)基因水稻分別接種白葉枯病菌生理小種P10(PXO124)和P8(PXO280)，二者的病斑長(zhǎng)度與野生型相似，該結(jié)果暗示OmR40c1可能不參與水稻對(duì)白葉枯病的抗性。然而在鹽脅追下，OmR40c1轉(zhuǎn)基因水稻種子的發(fā)芽率、株高、Na+及K+含量均高于野生型，該結(jié)果暗示OmR40c1在一定程

6、度上提高了水稻的耐鹽性，且實(shí)驗(yàn)表明這種耐性的強(qiáng)度在苗期高于成株期。
　　4.采用2D-DIGE(Two-Dimensional Difference In Gel Electrophoresis)分析白葉枯病脅迫下感病水稻日本晴懸浮細(xì)胞的外分泌蛋白質(zhì)組的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)30個(gè)蛋白點(diǎn)的表達(dá)量上調(diào)，2個(gè)下調(diào)。質(zhì)譜鑒定為7個(gè)水稻蛋白和4個(gè)白葉枯病菌蛋白，生物信息學(xué)分析預(yù)測(cè)其中7個(gè)水稻蛋白分別參與水稻防御、氧化還原及細(xì)胞壁修飾等生理過(guò)程，亞

7、細(xì)胞定位實(shí)驗(yàn)表明其中3個(gè)白葉枯病菌蛋白均分布在細(xì)胞膜上。在白葉枯病菌P10(PXO124)中過(guò)量表達(dá)其中一個(gè)蛋白點(diǎn)Xoo3654對(duì)應(yīng)的基因，一定程度上弱化了白葉枯病菌的致病性，推測(cè)該基因可能作為一個(gè)負(fù)調(diào)控因子參與了病原菌的致病性。
　　5.殼聚糖酶OsCHIT16是響應(yīng)白葉枯病菌侵染的日本晴差異蛋白，來(lái)源于疣粒野生稻和日本晴的CHIT16等位基因在編碼區(qū)域存在差異，但二者均定位于細(xì)胞質(zhì)膜上。OsCHIT16和OmCHIT16轉(zhuǎn)基因

8、水稻均增強(qiáng)了對(duì)白葉桔病菌的耐受性，部分PR(Pathogenesis Related Protein)基因、參與JA(Jasmonic Acid)和SA(Salicylic Acid)合成與積累的關(guān)鍵基因在轉(zhuǎn)基因水稻中均下調(diào)表達(dá)。根據(jù)以上結(jié)果推測(cè)栽培稻和疣粒野生稻CHIT16等位基因增強(qiáng)水稻對(duì)白葉枯病菌的耐病性可能不依賴(lài)于JA和SA途徑，且二者間序列的差異并不影響CHIT16基因功能。
　　綜上所述，本研究利用2D-DIGE分析了