影響水稻中LRR受體蛋白激酶類R基因抗性特異性及生育期相關(guān)抗性的因子解析.pdf

1、水稻白葉枯病是由黃單胞桿菌水稻致病變種（Xanthomonas oryzae pv．oryzae，Xoo）引起的一種細(xì)菌性維管束病害，是水稻生產(chǎn)上的重要病害之一。水稻是不僅是重要的糧食作物，也作為單子葉植物和谷類作物研究的一種模式植物。而隨著多越來越多個水稻抗白葉枯病基因的克隆以及白葉枯菌基因組序列的完成，水稻抗白葉枯病的研究已經(jīng)稱為研究植物與微生物互作關(guān)系的一種模式。因此，不論從生產(chǎn)上還是從基礎(chǔ)理論研究上，對水稻對白葉枯抗病機(jī)理進(jìn)行深

2、入和廣泛的研究，從分子和遺傳水平解釋其機(jī)理都具有重要意義。
　　 Xa3/Xa26和Xa2J是水稻中兩個廣譜的抗白葉枯病基因，它們都編碼富亮氨酸重復(fù)類受體蛋白激酶，也都是屬于基因家族成員。然而，它們具有不同的小種特異性，Xa21抗PXO99而．Xa3/Xa26感PX099。此外，．Xa21的功能還受到不同生育期的影響。IRBB21對PXO99的抗性會隨著植株的發(fā)育逐步增強(qiáng)，表現(xiàn)為從2葉期的感病到9-10葉期的完全抗病。而在牡丹江

3、8中表達(dá)的Xa3/Xa26對PXO61表現(xiàn)全生育期抗性。
　　 我們構(gòu)建了包含編碼XA21與XA26不同結(jié)構(gòu)域序列的嵌合基因，將它們以及Xa21都轉(zhuǎn)到同樣的品種牡丹江8中，在相同背景下考察它們的抗性，抗譜以及在不同生育期時的抗性，解釋了該類蛋白各個結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。另外，利用酵母雙雜交的方法，篩選與XA3/XA26激酶結(jié)構(gòu)互作的蛋白，尋找參與XA3/XA26介導(dǎo)的抗病反應(yīng)的蛋白。
　　 D56S編碼產(chǎn)物包含XA3/XA2

4、6的富亮氨酸重復(fù)區(qū)和跨膜區(qū)以及XA21的激酶結(jié)構(gòu)域；D57S編碼產(chǎn)物包含XA21的富亮氨酸重復(fù)區(qū)和跨膜區(qū)以及XA3/XA26的激酶結(jié)構(gòu)域?？棺V分析表明，D56S與D57S的抗譜分別與Xa3/Xa26和Xa21相似。與D56S或D57S只在胞內(nèi)近膜區(qū)編碼序列有差異的．D52S和D92S則對所有試驗菌株都不提供抗性。這些表明富亮氨酸重復(fù)區(qū)決定了XA21和XA3/XA26對白葉枯菌的小種特異性，而且XA21與XA3/XA26可能具有相同的下游

5、抗病信號傳導(dǎo)途徑。另外，我們的結(jié)果也表明近膜區(qū)也能影響該類抗病蛋白的抗性特異性。
　　 在2葉期，4葉期，分蘗盛期，孕穗期以及始穗期對轉(zhuǎn)基因材料和各種攜帶Xa31Xa26或者Xa21的材料接種白葉枯菌PX061，PXO99和PXO341。結(jié)果顯示，在牡丹江8背景下，D56S，D57S，Xa21與Xa3/Xa26一樣，對PXO61具有全生育期抗性。而在IR24背景或者明恢63背景下，Xa21和Xa3/Xa26只表現(xiàn)出成株期抗性。不

6、同材料中．Xa21和Xa3/Xa26對PXO99或PXO341的抗性也同樣如此。這些都表明Xa21或Xa3/Xa26在不同生育期的抗性差異只是受到遺傳背景的影響，而非他們的結(jié)構(gòu)上的差異。實時定量PCR結(jié)果顯示，在IRBB21中，Xa21的表達(dá)量隨著植株生長逐漸增強(qiáng)，這與IRBB21從苗期到成株期對白葉枯菌的抗性變化相一致。與IRBB21相比，轉(zhuǎn)Xa21基因牡丹江中Xa21的表達(dá)量在不同生育期都顯著增強(qiáng)。此外，不論是轉(zhuǎn)基因植株還是IRBB