水稻胞質(zhì)類受體激酶基因OsRLK和OsNRRB在水稻與細菌性條斑病菌互作及水稻抗旱中的作用

1、水稻胞質(zhì)類受體激酶基因OsRLKF口 OsNRR衽水稻與細菌性條斑病菌互作及水稻抗旱中的作用水稻是世界上重要的糧食作物 , 也是單子葉植物研究的模式生物 , 其重要性不言而喻。 然而隨著人口的增加 , 人均可耕種土地面積越來越少 , 糧食問題日益嚴 峻 , 生物和非生物脅迫對糧食作物造成的危害也日益嚴重。生物脅迫主要指各種病害, 其中細菌條斑病(Bacterial Leaf Streak,BLS)是水稻生產(chǎn)的一個重要限制因素。用蛋白質(zhì)組學的方法分析細菌條斑病菌(Xanthomonasoryzaepv.oryzicola,Xoc) 侵染前后水稻葉片差異表達蛋白 , 對其中1個類受體激酶基因OsR

2、LKS行深入研究,以期了解其在水稻與Xoc互作中的 生物學功能。OsRLKS因編碼一個胞質(zhì)類受體激酶，是LRK10L-2亞家族成員之一。qRT-PCR 分析結(jié)果表明OsRLKS因的表達受高鹽和H202的誘導,另外ABA SA和IAA等不 同激素處理同樣誘導其表達；OsRLK基因上游的1kb啟動子區(qū)包含許多病原響應 元件和其它非生物脅迫響應元件，這些表明OsRLKS因可能在響應生物和非生物 脅迫的過程中都發(fā)揮作用。同源性比對結(jié)果顯示OsRLKS因與抗性基因LU0序列同源性較高；亞細胞定 位分析顯示OsRLK-GFPt白定位于細胞質(zhì)；與防御蛋白有一致的亞細胞定位，暗 示OsRL儂與水稻的抗病過程。

3、接菌實驗顯示：OsRLKg量表達轉(zhuǎn)基因植株對Xoc 的抗性增強，為了研究該基因?qū)oc的抗性機制，我們利用qRT-PCR寸轉(zhuǎn)基因植株 進行基因表達譜分析，結(jié)果顯示：抗性相關(guān)基因PAL1和PR5的表達被明顯誘導； 抗氧化相關(guān)基因Fe-SODf口 SodCc2的表達也有所上升；此外轉(zhuǎn)錄因子基因WRKY77和WRKY13表達也被誘導。RO的量測定和染色表明：過量轉(zhuǎn)基因植株的H2O稔量降低,DAB染色也證明 了這一點；MDA含量也有所下降；以上結(jié)果顯示過量轉(zhuǎn)基因植株的抗氧化能力明 顯增強。同時對植株體內(nèi)的 CAT,SO前POD舌性進行了測定，過量表達OsRLK® 顯提高了植株的CAT,SO野

4、口 PODS氧化酶活性，OsRLK-RNAi轉(zhuǎn)基因植株則表現(xiàn)出 相反的結(jié)果。綜上所述：差異表達蛋白基因OsRLKE水稻和細菌性條斑病菌 Xoc的互作中發(fā)揮重要作用 , 它們參與調(diào)控水稻對細菌性條斑病抗性, 防御相關(guān)基因的誘導表達及對抗氧化系統(tǒng)的調(diào)節(jié)可能是提高水稻對 Xoc抗性的主要機制之一，這為進一 步理解Xoc侵染時復雜的水稻防御途徑網(wǎng)絡奠定了基礎(chǔ)。非生物脅迫如：高鹽、 干旱、低溫和高溫等脅迫嚴重制約水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量。因此 , 克隆水稻抗逆相關(guān)基因 , 闡明其抗逆機制 , 并應用于抗逆品種的培育,有著重要的理論和現(xiàn)實意義。干旱脅迫是最主要的影響因素之一。因此 , 探究耐旱機理, 分離和克隆

5、抗旱基因 , 對提高水稻的耐旱性具有重要的現(xiàn)實意義 , 這也是現(xiàn)代水稻育種工作的研究熱點。本研究通過基因芯片和生物信息學分析，從水稻中分離了一個類受體激酶基因 OsNRRBg編碼的蛋白質(zhì)含有一個激酶結(jié)構(gòu)域, 一個 U-box 結(jié)構(gòu)域。是RLCK-IXb亞家族基因成員之一。熒光定量 PC吸據(jù)表明該基因在水稻各個組織和器官中均有表達, 具有組織偏好表達的特性。該基因編碼區(qū)上游1.5kbp 啟動子區(qū)存在許多非生物脅迫響應元件包括ABA、干旱和冷脅迫等響應元件，表明OsNRRBS因可能參與非生物脅迫；熒光定量PCR 分析顯示該基因的表達受高鹽、 干旱和 H202 的抑制表達。 一些碳代謝相關(guān)元件、光響

6、應元件和組織特異表達元件及其它一些元件 ，暗示OsNRRBS因可能參與水稻多種生物學過程。為了進一步研究OsNRRB勺功能，構(gòu)建了超量、抑制、亞細胞定位和組織定位表達體 , 通過農(nóng)桿菌介導的遺傳轉(zhuǎn)化 , 得到轉(zhuǎn)基因植株。選取超表達和抑制表達OsNRR基因的轉(zhuǎn)基因植株，用熒光定量PCR僉測抗逆相關(guān)標簽基因結(jié)果顯示,OsP5CS,DREB2A,OsLea3 OsbZIP23在超量表達轉(zhuǎn)基因植株中表達量高于野生型植株,而在抑制表達轉(zhuǎn)基因植株中這些基因的表達變化不大 ；OsNCED密因 的表達被明顯下調(diào)。對T1代轉(zhuǎn)基因植株進行了抗旱性分析,結(jié)果顯示：超量表達OsNRRB!因，增 強了轉(zhuǎn)基因水稻對干旱的抗性，抑制表達OsNRRB!因，對應的轉(zhuǎn)基因水稻對干旱 的敏感性增強，表明Os