磷酸-1-鞘氨醇在植物抗病反應中的作用及水稻和擬南芥BIK1在逆境反應中的功能分析.pdf

1、植物的整個生長發(fā)育的過程就是和病原菌、環(huán)境相互適應、相互斗爭的過程。在這個過程中，涉及了復雜的信號傳導途徑的協(xié)同作用。本研究中，我們分離克隆了水稻中與鞘氨醇-1-磷酸代謝相關的鞘氨醇激酶基因OsSPK1和OsSPK2及鞘氨醇-1-磷酸裂解酶基因OsSPL1、一個與受體類激酶同源基因OsBIK1，并對上述基因進行了功能分析，同時對擬南芥BIK1在磷營養(yǎng)調控中的作用進行了研究。
　　 鞘氨醇-1-磷酸(sphingosine-1-p

2、hosphate，S1P)在植物抗逆反應中起重要作用，但是在抗病反應調控中的作用仍然不清楚。為了研究SIP在植物抗病反應調控中的作用，分離鑒定了水稻SIP激酶基因OsSPK1和SIP裂解酶基因OsSPL1。RT-PCR分析表明，水楊酸、苯并噻二唑、ACC和茉莉酸等抗病信號分子處理能誘導OsSPK1的表達，但OsSPL1的表達略有下降；在水稻與稻瘟病菌的非親和性互作反應中OsSPK1表達上調，但在親和性互作中其表達沒有明顯變化。分別構建了

3、過量表達水稻OsSPK1和OsSPL1的轉基因煙草株系?？共⌒詼y定表明，過量表達OsSPK1轉基因植株提高煙草花葉病毒病(tobacco mosaic virus，TMV)和野火病(Pseudomonas syringae pv.tabacci)抗性，PR-1、PR-2、PR-3和PR-5等防衛(wèi)基因表達上調，而過量表達OsSPL1的轉基因植株降低TMV和野火病抗性。進一步比較了OsSPK1和OsSPL1轉基因煙草植株的過敏性細胞死亡差異

4、，發(fā)現注射20μM腐馬霉素(fumonisin B1，FB1)處理后，在OsSPK1轉基因植株葉片中沒有觀察到顯著細胞壞死斑，而在OsSPL1轉基因植株葉片上呈現出明顯的過敏性細胞壞死斑。FB1處理前，相比于野生型植株葉片，OsSPK1轉基因植株葉片中細胞死亡程度減輕，而OsSPL1轉基因植株葉片中細胞死亡加重；FB1注射處理后，在OsSPK1轉基因植株葉片中細胞死亡被抑制，而OsSPL1轉基因植株葉片中細胞死亡加劇。這些結果暗示，由于

5、過量表達OsSPK1或OsSPL1而改變SIP代謝后會引起轉基因植株葉片中過敏性細胞死亡的發(fā)生。此外，過量表達OsSPK1轉基因植株降低ABA敏感性，提高氧化脅迫，但抗鹽性沒有明顯變化；而OsSPL1轉基因煙草植株提高了ABA敏感性，降低氧化脅迫和抗鹽性。這些結果表明，SIP代謝基因(或SIP本身)參與對抗病反應、過敏性細胞死亡以及抗逆反應的調控。
　　 AtBIK1編碼一個受體樣蛋白激酶，參與擬南芥對壞死性真菌病害抗性調控。但

6、是，bik1突變體的根系在表型上類似于磷營養(yǎng)突變體。本文研究了BIK1是否參與調控擬南芥磷營養(yǎng)及其可能的機制。RT-PCR和PBIK1::GUS分析表明，在缺磷條件下，AtBIK1被強烈地誘導；缺磷時，植株各個部位可以檢測到GUS活性，雖然在正常磷營養(yǎng)條件下，側根、主根、莖和部分葉片中檢測到GUS活性，但缺磷條件下的活性更強。缺磷條件下，bik1突變體的側根數量和長度、根毛數量和長度都比野生型顯著增加，而主根生長并沒有顯著的區(qū)別。bik

7、1植株中，葉片和根部中總磷含量增加，花青素含量升高，酸性磷酸酶活性降低，磷饑餓誘導基因的表達顯著抑制。在缺磷的條件下，bik1植株內的過氧化氫量和超氧陰離子含量顯著增加，miR399表達水平受到抑制。在正常磷和低磷條件下，Botrytis cinera和Alternaria brassicicola接種后，缺磷條件下bik1突變體植株上發(fā)病加快。這些結果表明，BIK1在植物磷營養(yǎng)中起重要作用，可能與m1R399有關，而且磷營養(yǎng)狀況影響到

8、植物對壞死性真菌病害的抗性表型。
　　 擬南芥BIK1基因參與灰霉病抗病性調控。本文中，我克隆了水稻BIK1基因的同源基因OsBIK1。BTH、SA、ACC和JA等抗病信號分子能激活OsBIK1基因的表達，且在水稻與稻瘟病菌的非親和性互作反應中OsBIK1基因上調表達。OsBIK1基因能互補擬南芥bik1突變體的功能。過量表達OsBIK1轉基因水稻不僅長勢比非轉基因的植株好，提高了對稻瘟菌的抗性。此外，過量表達OsBIK1的轉基