水稻PIPs基因表達與白葉枯病菌侵染及基本防衛(wèi)激素信號的關(guān)系.pdf

1、水稻細胞外膜水通道蛋白質(zhì)基因?qū)Π兹~枯病菌侵染的影響，植物細胞外膜嵌入蛋白質(zhì)（plasma membrane intrinsic proteins，PIPs）屬于水通道蛋白質(zhì)的一個家族，調(diào)控細胞內(nèi)外水、H2O2等水分子化合物運輸，對植物病原物的侵染也有影響。通過影響病原物的侵染，PIPs可參與植物抗病免疫反應(yīng)。水稻PIP蛋白質(zhì)家族包括11個成員，即OsPIP1;1至OsPIP1;3以及OsPIP2;1至OsPIP2;8。為了解水稻對白葉枯

2、病抗性的有關(guān)機理，本文研究了水稻的11種OsPIPs基因表達與白葉枯病菌侵染的關(guān)系，并初步探討了其中的激素信號的作用。
　　1.水稻PIPs基因表達與白葉枯病菌侵染的關(guān)系
　　選擇對白葉枯病感病的水稻品種日本晴（Nipponbare）和比較抗病的水稻品種IRBB13進行試驗，結(jié)果表明，通過PXO99A注射接種后提取RNA經(jīng)過反轉(zhuǎn)錄，進行熒光定量分析，在日本晴中OsPIP2;2、OsPIP2;5、OsPIP2;7和OsPIP2

3、;8的表達水平明顯降低24％-27％;相反，OsPIP2;3的表達水平明顯提高28％;其余基因的表達不受影響。在IRBB13上，OsPIP2;7表達水平提高20％;相反，OsPIP2;2表達水平下降26％;其余基因表達量不受影響。因此，OsPIP2;2、OsPIP2;5、OsPIP2;7和OsPIP2;8與水稻對白葉枯病的感病性密切相關(guān)，而OsPIP2;3與抗病性有一定關(guān)系。
　　2.乙烯信號對PIPs基因表達和白葉枯病菌侵染的影

4、響
　　分析乙烯信號對水稻OsPIPs基因表達與白葉枯病菌侵染的影響，結(jié)果表明，與不處理的對照相比，乙烯前體ACC對水稻進行預(yù)處理，導(dǎo)致日本睛OsPIP2;1、OsPIP2;4、OsPIP2;7表達量降低，同時導(dǎo)致OsPIP2;7在IRBB13上的表達水平降低。當(dāng)使用ACC與乙烯合成抑制劑1-MCP同時處理水稻時，能夠減輕乙烯信號對OsPIP2;1、OsPIP2;4、OsPIP2;7在日本晴中的抑制作用，使得三個基因在日本晴中表達

5、水平上升了，能夠減輕乙烯信號對OsPIP2;7在IRBB13上的抑制作用，使得OsPIP2;7基因的表達水平提高，乙烯信號傳導(dǎo)抑制劑AgNO3與1-MCP的效果類似。白葉枯病癥狀與病菌在水稻葉片內(nèi)的繁殖量測定表明，ACC處理無論對日本晴還是IRBB13，都能增加病斑長度，對病菌在葉片內(nèi)的繁殖量也有類似影響。相反，在ACC與1-MCP或AgNO3混合處理的病菌在葉片內(nèi)的繁殖量明顯降低，病斑長度明顯降低。因此，乙烯信號可能影響OsPIP2;

6、1和OsPIP2;7的表達水平，從而影響病菌在水稻葉片組織內(nèi)的繁殖，導(dǎo)致白葉枯病菌病斑長度，從而加重白葉枯病癥狀。
　　3.水楊酸信號對PIPs基因表達和白葉枯病菌侵染的影響
　　研究了水楊酸信號對水稻OsPIPs基因的表達與白葉枯病菌侵染的影響，結(jié)果表明，與對照相比，水楊酸處理明顯提高日本晴OsPIP1;1、OsPIP1;2、OsPIP2;1、OsPIP2;2、OsPIP2;3、OsPIP2;4、OsPIP2;5、OsPI

7、P2;7、OsPIP2;8的表達水平。同時，水楊酸處理明顯降低OsPIP1;1、OsPIP1;2、OsPIP2;2、OsPIP2;3、OsPIP2;4、OsPIP2;5、OsPIP2;7、OsPIP2;8在IRBB13上的表達量。可見，除了OsPIP1;3和OsPIP2;6，之外的9種OsPIPs基因都受水楊酸信號抑制。水楊酸處理可以減輕日本晴與IRBB13白葉枯病癥狀，病菌在葉片組織內(nèi)的繁殖量也相應(yīng)下降。據(jù)此推測，水楊酸信號通過誘導(dǎo)多

8、種OsPIPs的表達，抑制白葉枯病菌侵染，提高水稻抗病性。
　　4.茉莉酸信號對PIPs基因表達和白葉枯病菌侵染的影響
　　研究了茉莉酸信號對水稻OsPIPs基因表達與白葉枯病菌侵染的影響，結(jié)果表明，與對照相比，茉莉酸甲酯處理可以對日本晴除了OsPIP2;6以外的10個基因OsPIPs都有抑制作用，其中OsPIP1;1、OsPIP1;2、OsPIP2;1、OsPIP2;4和OsPIP2;7在日本晴中的表達量下降比較明顯，而茉

9、莉酸甲酯與NDGA共同處理，可以減輕NDGA對OsPIP1;1、OsPIP1;2、OsPIP2;1、OsPIP2;4、和OsPIP2;7表達的抑制作用，使得表達量上升。在IRBB13上，ACC處理后，OsPIPs基因的抑制作用不明顯。NDGA處理明顯減輕日本晴和IRBB13的白葉枯癥狀，降低病菌在葉片組織中的含量。這些結(jié)果說明，茉莉酸信號通過影響日本晴多種OsPIPs的表達，而影響白葉枯病菌侵染與水稻抗病性。
　　根據(jù)上述研究結(jié)果