水稻类病变突变体spl5细胞坏死机理及其抗病性的研究

【摘要】： 植物类病变广泛地代表了一类能自发产生细胞坏死的突变体,这类突变体的突变表型是由于细胞死亡失调引起的,与过敏性反应表型相似,因此类病变突变体是分析植物细胞程序性死亡途径的有效工具。 水稻类病变突变体spl5是由粳稻Norin 8经γ射线辐射诱导而成,植株从苗期开始叶片上就会自发地出现红棕色类病斑,属于典型的类病变坏死突变体。对spl5突变体病斑表型发生机理的研究结果表明,O_2~-类活性氧在细胞发生死亡之前就开始积累,并且在只有少数病斑的时候其体内O_2~-浓度达到最高。通过对两个ROI清除酶SOD和CAT活性的测定,spl5突变体内的活性氧清除系统基本没有变化,据此我们推测spl5突变体内活性氧代谢失控可能是由于活性氧的产生系统加强从而导致活性氧的过度积累。 对spl5突变体的白叶枯病抗性鉴定结果表明,spl5突变体较野生型显著提高了对白叶枯病菌菲律宾生理小种的抗性,尤其是对PXO145(P8)生理小种,抗性指标达到了高抗水平,另对PXO280(P7)、PXO87(P9)和PXO124(P10)等3个小种达到抗性水平。抗性机理的研究表明接菌后spl5突变体保护酶POD和PAL活性提高快且幅度较大,在整个过程中均能保持较高水平,说明spl5突变体较野生型能更快更强地启动自身的过敏性反应。OsPR1基因通常作为研究植株系统获得性抗性的标记基因,而OsAOS是茉莉酸合成途径的关键调节酶,抗性相关基因的表达分析表明spl5突变体和野生型体内PR基因OsPR1、OsPR3和OsPR8以及茉莉酸合成途径的关键调节酶基因OsAOS均有表达,但spl5突变体内的表达量更高。RT-PCR结果说明spl5突变体内的系统获得性抗性以及茉莉酸信号传导途径在形成病斑时可能已被激活。以上结果表明spl5突变体具有较强的抵御病原菌入侵的能力。 为了进一步研究spl5突变体细胞死亡的机制以及spl5突变体与病原菌互作的机制,我们构建了spl5突变体的悬浮细胞系并对影响spl5突变体悬浮系构建的因素进行了分析。结果表明激素2,4-D对于spl5突变体愈伤组织的诱导是必不可少的因素,胞外过氧化物酶偏低以及胞外H_2O_2偏高是导致spl5突变体细胞悬浮系较难建立的原因,所以缩短继代周期有益于spl5突变体细胞悬浮系的构建。