茉莉酸途徑抑制油菜素甾醇途徑調(diào)控水稻免疫水稻黑條矮縮病毒的作用機(jī)制研究.pdf

1、植物激素在植物免疫反應(yīng)過程中具有重要作用，然而植物激素與水稻黑條矮縮病毒(Rice black-streaked dwarf virus，RBSDV)互作的報(bào)道卻很少。本研究對(duì)健康葉片和感染RBSDV病葉進(jìn)行高通量測(cè)序分析病毒侵染后寄主基因組表達(dá)譜的變化，篩選與病毒侵染相關(guān)的激素途徑。采用超高效液相-三重四級(jí)桿質(zhì)譜法(UPLC-MS/MS)檢測(cè)病毒侵染后寄主內(nèi)源性激素濃度。運(yùn)用外源性激素和水稻突變體研究各激素途徑在RBSDV侵染水稻過程

2、中的作用。具體結(jié)果如下:
　　1.高通量測(cè)序結(jié)果表明在RBSDV侵染后，很多寄主防御和應(yīng)激相關(guān)基因上調(diào)表達(dá)。Real time quantitative PCR(RT-qPCR)對(duì)部分基因進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果顯示被檢測(cè)的10個(gè)PR基因和11個(gè)應(yīng)激相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子在病毒侵染30和60d時(shí)都顯著性上調(diào)表達(dá)。
　　2.高通量測(cè)序和RT-qPCR結(jié)果顯示茉莉酸(Jasmonic acid，JA)合成途徑相關(guān)基因在病毒侵染后顯著性上調(diào)表達(dá)。JA

3、應(yīng)答標(biāo)志性基因JiOsPR10在病毒侵染30和60d時(shí)都顯著性上調(diào)表達(dá)。UPLC-MS/MS檢測(cè)結(jié)果表明感病水稻內(nèi)源性JA濃度升高，為健康水稻的4.1倍。外源性MeJA處理水稻后RBSDV發(fā)病率顯著性低于對(duì)照(0.1％TritonⅩ-100)處理的水稻。JA受體OsCOI1-RNAi突變體coi1-13的病毒發(fā)病率及感病植株中RBSDV外殼蛋白mRNA的表達(dá)量都顯著性高于野生型對(duì)照組。這些結(jié)果表明JA途徑在水稻抵抗RBSDV侵染過程中發(fā)

4、揮正調(diào)控作用。
　　3.高通量測(cè)序結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)油菜素甾醇(brassinosteroids，BR)合成途徑相關(guān)基因在RBSDV侵染后下調(diào)表達(dá)。RT-qPCR實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示BR合成途徑和信號(hào)途徑相關(guān)基因在病毒侵染30和60d時(shí)顯著性下調(diào)表達(dá)。UPLC-MS/MS檢測(cè)結(jié)果表明感病水稻內(nèi)源性油菜素甾酮(castasterone，CS)濃度顯著性下降，為健康水稻的0.45倍。外源性表油菜素內(nèi)酯(epibrassinolide，BL)處理水稻

5、后RBSDV發(fā)病率顯著性高于對(duì)照(0.1％TritonⅩ-100)處理的水稻，而BR途徑抑制劑蕓苔素唑(brassinazole，BRZ)處理水稻后其病毒發(fā)病率顯著性低于對(duì)照處理的水稻。OsGSK2過表達(dá)突變體Go的病毒發(fā)病率及感病植株中RBSDV外殼蛋白mRNA的表達(dá)量都顯著性低于對(duì)照植株中花11(Zh11)。這些結(jié)果表明激活BR途徑有利于RBSDV侵染水稻。
　　4.MeJA和BL混合液處理組RBSDV發(fā)病率顯著性低于對(duì)照組。

6、MeJA處理野生型水稻6和12h時(shí)，JA途徑相關(guān)基因上調(diào)表達(dá)而BR途徑相關(guān)基因下調(diào)表達(dá)。這表明水稻中激活JA途徑后能夠抑制BR合成和信號(hào)途徑相關(guān)基因表達(dá)。在MeJA處理12h時(shí)，對(duì)照日本晴的BR合成和信號(hào)途徑相關(guān)基因顯著性下調(diào)表達(dá)，而突變體coi1-13未發(fā)生顯著性差異變化。這些結(jié)果表明水稻中激活后的JA途徑抑制BR合成和信號(hào)途徑相關(guān)基因表達(dá)受到OsCOI1受體的調(diào)控。
　　綜上所述，本研究結(jié)果表明防御和應(yīng)激相關(guān)基因及JA途徑相關(guān)