水稻胞质类受体激酶基因OsRLK和OsNRRB在水稻与细菌性条斑病菌互作及水稻抗旱中的作用

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1、水稻胞质类受体激酶基因OsRLKF口OsNRR衽水稻与细菌性条斑病菌互作及水稻抗旱中的作用水稻是世界上重要的粮食作物,也是单子叶植物研究的模式生物,其重要性不言而喻。然而随着人口的增加,人均可耕种土地面积越来越少,粮食问题日益严峻,生物和非生物胁迫对粮食作物造成的危害也日益严重。生物胁迫主要指各种病害,其中细菌条斑病(BacterialLeafStreak,BLS)是水稻生产的一个重要限制因素。用蛋白质组学的方法分析细菌条斑病菌(Xanthomonasoryzaepv.oryzicola,Xoc)侵染

2、前后水稻叶片差异表达蛋白,对其中1个类受体激酶基因OsRLKS行深入研究,以期了解其在水稻与Xoc互作中的生物学功能。OsRLKS因编码一个胞质类受体激酶，是LRK10L-2亚家族成员之一。qRT-PCR分析结果表明OsRLKS因的表达受高盐和H202的诱导,另外ABASA和IAA等不同激素处理同样诱导其表达；OsRLK基因上游的1kb启动子区包含许多病原响应元件和其它非生物胁迫响应元件，这些表明OsRLKS因可能在响应生物和非生物胁迫的过程中都发挥作用。同源性比对结果显示OsRLKS因与抗性基因LU

3、0序列同源性较高；亚细胞定位分析显示OsRLK-GFPt白定位于细胞质；与防御蛋白有一致的亚细胞定位，暗示OsRL侬与水稻的抗病过程。接菌实验显示：OsRLKg量表达转基因植株对Xoc的抗性增强，为了研究该基因对Xoc的抗性机制，我们利用qRT-PCR寸转基因植株进行基因表达谱分析，结果显示：抗性相关基因PAL1和PR5的表达被明显诱导；抗氧化相关基因Fe-SODf口SodCc2的表达也有所上升；此外转录因子基因WRKY77和WRKY13表达也被诱导。RO的量测定和染色表明：过量转基因植株的H2O稔量

4、降低,DAB染色也证明了这一点；MDA含量也有所下降；以上结果显示过量转基因植株的抗氧化能力明显增强。同时对植株体内的CAT,SO前POD舌性进行了测定，过量表达OsRLK®显提高了植株的CAT,SO野口PODS氧化酶活性，OsRLK-RNAi转基因植株则表现出相反的结果。综上所述：差异表达蛋白基因OsRLKE水稻和细菌性条斑病菌Xoc的互作中发挥重要作用,它们参与调控水稻对细菌性条斑病抗性,防御相关基因的诱导表达及对抗氧化系统的调节可能是提高水稻对Xoc抗性的主要机制之一，这为进一步理解Xoc侵染时

5、复杂的水稻防御途径网络奠定了基础。非生物胁迫如：高盐、干旱、低温和高温等胁迫严重制约水稻生长发育和产量。因此,克隆水稻抗逆相关基因,阐明其抗逆机制,并应用于抗逆品种的培育,有着重要的理论和现实意义。干旱胁迫是最主要的影响因素之一。因此,探究耐旱机理,分离和克隆抗旱基因,对提高水稻的耐旱性具有重要的现实意义,这也是现代水稻育种工作的研究热点。本研究通过基因芯片和生物信息学分析，从水稻中分离了一个类受体激酶基因OsNRRBg编码的蛋白质含有一个激酶结构域,一个U-box结构域。是RLCK-IXb亚家族基因

6、成员之一。荧光定量PC吸据表明该基因在水稻各个组织和器官中均有表达,具有组织偏好表达的特性。该基因编码区上游1.5kbp启动子区存在许多非生物胁迫响应元件包括ABA、干旱和冷胁迫等响应元件，表明OsNRRBS因可能参与非生物胁迫；荧光定量PCR分析显示该基因的表达受高盐、干旱和H202的抑制表达。一些碳代谢相关元件、光响应元件和组织特异表达元件及其它一些元件，暗示OsNRRBS因可能参与水稻多种生物学过程。为了进一步研究OsNRRB勺功能，构建了超量、抑制、亚细胞定位和组织定位表达体,通过农杆菌介导的

7、遗传转化,得到转基因植株。选取超表达和抑制表达OsNRR基因的转基因植株，用荧光定量PCR佥测抗逆相关标签基因结果显示,OsP5CS,DREB2A,OsLea3OsbZIP23在超量表达转基因植株中表达量高于野生型植株,而在抑制表达转基因植株中这些基因的表达变化不大；OsNCED密因的表达被明显下调。对T1代转基因植株进行了抗旱性分析,结果显示：超量表达OsNRRB!因，增强了转基因水稻对干旱的抗性，抑制表达OsNRRB!因，对应的转基因水稻对干旱的敏感性增强，表明OsNRR正调控水稻对干旱白抗性。综

8、上所述，表明OsNRRB基因可能通过上调转录因子基因OsbZIP23和DREB2A^功能蛋白基因OsP5CS口OsLea3的表达而调控了水稻对干旱的耐受性。