水稻外分泌蛋白與白葉枯病相關(guān)性的研究.pdf

1、水稻白葉枯病(Bacterial Blight，BB)是一種由革蘭氏陰性細菌黃單胞桿菌水稻變種（Xanthomonas Oryzae pv.Oryzae，Xoo）引起的水稻細菌性維管柬病害，疣粒野生稻（Oryza meyerianaL.）對白葉枯病表現(xiàn)為免疫。本研究以疣粒野生稻和感病水稻品種日本晴為研究對象，分析了外分泌蛋白質(zhì)在抗/感水稻與白葉枯病菌互作中的作用，具體的研究結(jié)果如下:
　　1.利用Semi-Quantitative

2、 PCR和Quantitative Real Time PCR分析14個受Xoo誘導的疣粒野生稻差異蛋白的轉(zhuǎn)錄水平，結(jié)果表明其中8個差異蛋白的轉(zhuǎn)錄水平與其蛋白表達水平一致。另外，疣粗野生稻中過氧化酶活性的本底水平約是日本晴中的3.1倍，而且二者葉片中該酶活性均受Xoo侵染的誘導而上調(diào)。
　　2.從疣粒野生稻Xoo應答蛋白中選取兩個信號蛋白(OmCS1、OmSCP8)及兩個病程相關(guān)蛋白（OmPOP11、OmR40c1）進行基因功能的

3、初步分析。OmCS1蛋白被預測帶有一個CHORD-SGT1(CS)結(jié)構(gòu)域。過量表達OmCS1的水稻能夠顯著提升對白葉枯病的耐病性，而且該過表達株系中參與SA合成與積累的關(guān)鍵基因OsPAL和OsNPR1的表達均上調(diào)，我們推測OmCS1的耐病性可能與SA抗病信號途徑關(guān)。OmPOP11被預測是一個帶有Prolyl OligoPeptidase(POP)活性的蛋白。過量表達OsPOP11的水稻也能夠顯著提升對白葉枯病的耐病性，其具體的耐病機制尚

4、待進一步研究。OmSCP8是一個帶有Serine CarboxyPeptidases(SC)結(jié)構(gòu)域的蛋白，與Brassinosteroids(BR)信號途徑中的關(guān)鍵蛋白BRS1屬于同源蛋白。OmSCP8轉(zhuǎn)基因水稻也在一定程度上提高了對白葉枯病的耐病性，而且在該轉(zhuǎn)基因株系中，參與SA合成與積累的關(guān)鍵基因OsPAL也上調(diào)表達。
　　3.OmR40c1被預測是一個帶有Ricin_B(蓖麻凝集素)結(jié)構(gòu)域的蛋白，該蛋白定位于細胞質(zhì)膜上，且能

5、與血紅細胞發(fā)生凝集作用。部分PR基因、SA和JA合成與積累的關(guān)鍵基因在OmR40c1轉(zhuǎn)基因水稻中均下調(diào)表達。對OmR40c1和5'UTR-OmR40c1轉(zhuǎn)基因水稻分別接種白葉枯病菌生理小種P10(PXO124)和P8(PXO280)，二者的病斑長度與野生型相似，該結(jié)果暗示OmR40c1可能不參與水稻對白葉枯病的抗性。然而在鹽脅追下，OmR40c1轉(zhuǎn)基因水稻種子的發(fā)芽率、株高、Na+及K+含量均高于野生型，該結(jié)果暗示OmR40c1在一定程

6、度上提高了水稻的耐鹽性，且實驗表明這種耐性的強度在苗期高于成株期。
　　4.采用2D-DIGE(Two-Dimensional Difference In Gel Electrophoresis)分析白葉枯病脅迫下感病水稻日本晴懸浮細胞的外分泌蛋白質(zhì)組的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)30個蛋白點的表達量上調(diào)，2個下調(diào)。質(zhì)譜鑒定為7個水稻蛋白和4個白葉枯病菌蛋白，生物信息學分析預測其中7個水稻蛋白分別參與水稻防御、氧化還原及細胞壁修飾等生理過程，亞

7、細胞定位實驗表明其中3個白葉枯病菌蛋白均分布在細胞膜上。在白葉枯病菌P10(PXO124)中過量表達其中一個蛋白點Xoo3654對應的基因，一定程度上弱化了白葉枯病菌的致病性，推測該基因可能作為一個負調(diào)控因子參與了病原菌的致病性。
　　5.殼聚糖酶OsCHIT16是響應白葉枯病菌侵染的日本晴差異蛋白，來源于疣粒野生稻和日本晴的CHIT16等位基因在編碼區(qū)域存在差異，但二者均定位于細胞質(zhì)膜上。OsCHIT16和OmCHIT16轉(zhuǎn)基因

8、水稻均增強了對白葉桔病菌的耐受性，部分PR(Pathogenesis Related Protein)基因、參與JA(Jasmonic Acid)和SA(Salicylic Acid)合成與積累的關(guān)鍵基因在轉(zhuǎn)基因水稻中均下調(diào)表達。根據(jù)以上結(jié)果推測栽培稻和疣粒野生稻CHIT16等位基因增強水稻對白葉枯病菌的耐病性可能不依賴于JA和SA途徑，且二者間序列的差異并不影響CHIT16基因功能。
　　綜上所述，本研究利用2D-DIGE分析了