兩個(gè)水稻抗病相關(guān)基因的分離克隆與功能鑒定.pdf

1、稻瘟病和白葉枯病是威脅水稻生產(chǎn)的兩大重要病害。發(fā)掘水稻自身的抗性資源，利用現(xiàn)代生物學(xué)方法改良水稻的防衛(wèi)系統(tǒng)，是有效且環(huán)保的育種手段。鑒定分離水稻的抗病防衛(wèi)相關(guān)基因，為培育廣譜、持久抗性的水稻新品種提供了新途徑，也有助于推動(dòng)水稻抗病機(jī)理的不斷發(fā)展。
　　 本研究報(bào)道的水稻抗病相關(guān)基因OsDR10基因是一個(gè)稻族物種特有的新基因，目前只在的水稻、野生稻和假稻屬中發(fā)現(xiàn)OsDR10的同源基因，而在水禾、菰屬的茭白以及其它禾本科的物種中都沒(méi)

2、有發(fā)現(xiàn)其同源基因的存在。OsDR10是一個(gè)單外顯子基因，編碼產(chǎn)物長(zhǎng)度為100個(gè)氨基酸，其中49％的氨基酸為帶電荷的氨基酸殘基；該蛋白質(zhì)定位于細(xì)胞核內(nèi)，不包含任何已知的結(jié)構(gòu)域和模體，在已有的表達(dá)及假定蛋白的數(shù)據(jù)庫(kù)中也沒(méi)有任何序列與推測(cè)的OsDR10蛋白同源。該基因的進(jìn)化受到純化選擇的作用，不同物種中OsDR10同源基因間的Ka/Ks比值顯著小于1；而在進(jìn)化過(guò)程中，OsDR10同源基因間雖有多次缺失和插入事件發(fā)生，但始終能維持讀碼框不變。這

3、些都說(shuō)明OsDR10蛋白的進(jìn)化是非常保守的。
　　 OsDR10的表達(dá)與水稻對(duì)細(xì)菌的抗性相關(guān)，抗病基因（R基因，resistant gene）和細(xì)菌病原物侵染都會(huì)影響該基因的表達(dá)。在相同的遺傳背景下，攜帶R基因的水稻中OsDR10的表達(dá)受到抑制。而與之相反，白葉枯菌侵染可以誘導(dǎo)OsDR10的上升表達(dá)，暗示OsDR10可能是病原物潛在的靶基因。
　　 利用RNA干擾技術(shù)，我們抑制了抗病水稻品種明恢63中OsD10基因的表達(dá)

4、水平。OsD10表達(dá)受到抑制的植株對(duì)白葉枯菌抗性增強(qiáng)，導(dǎo)致PR1a等一系列防衛(wèi)相關(guān)基因的表達(dá)水平發(fā)生改變，同時(shí)伴隨著體內(nèi)水楊酸含量的上升及茉莉酸含量的下降。由此，我們認(rèn)為OsDR10是水楊酸合成的負(fù)調(diào)控因子，正向調(diào)控茉莉酸的生物合成。
　　 本實(shí)驗(yàn)室利用Affymetrix水稻全基因組芯片檢測(cè)了OsDR10基因的時(shí)空表達(dá)。OsDR10基因的表達(dá)隨著種子的生長(zhǎng)發(fā)育逐漸升高，在授粉21天的果實(shí)中（去除胚）達(dá)到最高；此外，在萌發(fā)的種子

5、中OsDR10的轉(zhuǎn)錄豐度也較高，而在其它的組織中OsDR10的表達(dá)水平很低。OsDR10的表達(dá)模式在檢測(cè)的三個(gè)不同的水稻品種中基本相似，但表達(dá)量的差異很大。其中，在珍汕11197中的表達(dá)量最高，在明恢63中最低，而在雜交種汕優(yōu)63中的表達(dá)量介于兩者之間。利用OsDR10的啟動(dòng)子連接GUS報(bào)告基因在水稻中研究其表達(dá)模式，發(fā)現(xiàn)對(duì)該啟動(dòng)子在萌發(fā)的種子中表達(dá)較強(qiáng)。從以上結(jié)果我們推測(cè)OsDR10有可能與水稻種子萌發(fā)相關(guān)，但這一推論還需要尋求更多的

6、實(shí)驗(yàn)證據(jù)來(lái)支持。
　　 OsDR11是本課題研究的另一個(gè)水稻抗病相關(guān)基因。該基因定位于水稻第十二染色體，對(duì)應(yīng)位點(diǎn)存在一個(gè)水稻抗白葉枯菌的QTL。稻瘟菌和白葉枯菌都能誘導(dǎo)水稻中OsDR11基因的上升表達(dá)，乙烯處理也可以導(dǎo)致OsDR11表達(dá)的迅速升高。OsDR11基因在水稻基因組中以單拷貝的形式存在，但是由于轉(zhuǎn)錄后的選擇性剪切使得該基因可以產(chǎn)生多種轉(zhuǎn)錄本，其中有一種可編碼完整的LAMMER蛋白激酶。在感病水稻品種牡丹江8中超量表達(dá)了