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水解酶基因BGIOSGA023826在稻瘟菌侵染过程中的抗病表型效应

作  者:
赵婕;赵龙缘;潘凝辉;管丽蓉;杜云龙;李成云;王云月;谢勇
单  位:
云南农业大学植物保护学院;云南开放大学化学工程学院
关键词:
稻瘟病;水稻地方品种;抗病相关基因;遗传转化;实时荧光定量PCR
摘  要:
【目的】月亮谷(Acuce)是云南重要的地方水稻种质资源,也是目前元阳哈尼梯田的主栽品种,种植历史已逾百年,却未曾有过稻瘟病大流行的发生。探索其对稻瘟病的抗性机制,明确参与抗性反应过程功能基因的种类、数量、表达特征及其表型效应,有助于保护和利用水稻地方品种。【方法】以前期月亮谷-稻瘟菌互作转录组中筛选到与抗病表型高度相关的候选基因BGIOSGA023826为研究对象,首先进行基因克隆及生物信息学分析,然后通过构建过表达载体进行农杆菌遗传转化,获得过表达植株,并进行过表达植株阳性鉴定和抗病表型分析,最后利用实时荧光定量PCR进行过表达植株PR基因表达分析,以及通过酶联免疫测定内源激素含量的变化。【结果】候选基因BGIOSGA023826为一个水解酶基因,编码354个氨基酸,是不稳定疏水蛋白且不存在跨膜域,不属于膜蛋白,为非分泌性蛋白;与日本晴相比,BGIOSGA023826过表达植株对稻瘟病的抗性显著增强;实时荧光定量PCR结果显示,接种后,与日本晴相比,PR基因PR1b、OsNPR1、OsAOS2和转录因子基因WRKY45的相对表达量显著上调,PR1b及茉莉酸合成途径的关键基因OsAOS2在12 hpi表达量持续上调;转录因子基因WRKY45表达量在24 hpi显著上调,至36 hpi时达到峰值,比日本晴上调近2倍;内源激素含量测定结果表明,JA含量在12 hpi升高至263.88 pmol·L-1,到36 hpi时达到高峰304 pmol·L-1;水杨酸(SA)含量在24 hpi升高至186.5 pmol·L-1,36 hpi时达到峰值198.88pmol·L-1;活性氧(ROS)含量也持续上升,且当ROS在36 hpi达到峰值时,丙二醛(MDA)含量也从40.43 nmol·g-1增至53.94 nmol·g-1;而过表达植株的超氧化物歧化酶(SOD)在各接种时段活性差异不大,但在日本晴中呈现上升趋势。【结论】明确了水解酶基因BGIOSGA023826与PR基因及内源激素含量在稻瘟菌侵染初期的时空表达关系,证明其参与了月亮谷对稻瘟菌侵染的抗病过程。

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