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水稻抗白叶枯病基因Xa21介导的病程相关蛋白表达研究

吴琼  
【摘要】: 水稻是世界上最重要的粮食作物之一。由Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo)引起的水稻白叶枯病,是一种严重的细菌性病害。水稻遭受白叶枯病菌侵染后会严重减产,甚至绝收。Xa21对水稻白叶枯病具有广谱抗性,其编码的蛋白质是一个类受体蛋白激酶。对其抗病机理的研究不仅具有重要的理论意义,还具有重要的实用价值。 病程相关蛋白(pathogenesis-related proteins, PRs)是指生物体受病原菌诱导后产生的蛋白质及其同源物的总称。这些蛋白质大多是一些酶类,例如苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶、多酚氧化酶等,它们平时就存在于植物体内,在植物受到严重侵害后,这些蛋白质的表达量会升高。诱导PRs表达的生物胁迫有以下几种,例如病原菌、昆虫、线虫和食草动物等。人们将PRs分成了17个家族,族中的成员有着相同或相似的生化性质。目前,PR-1,PR-17的功能未知;PR-2具有β-1, 3-葡聚糖酶活性;PR-3,PR-4,PR-8和PR-11具有壳多糖酶活性,其中PR-4是几丁质结合蛋白,PR-8为溶菌酶;PR-5为渗透素和类奇甜蛋白;PR-6为蛋白酶抑制剂,可以防御昆虫和线虫;PR-7,PR-9和PR-10分别为蛋白酶、过氧化物酶和核酶;PR-12,PR-13和PR-14分别为防御素、硫素和转脂蛋白;PR-15和PR-16分别为萌发素蛋白和类萌发素蛋白。作为下游防卫基因,病程相关基因广泛存在于不同植物中。PRs的表达受病原菌等的诱导,也受上游抗病基因的介导。 我们选取OsPR1a,OsPR1b和OsPR10a为研究对象,旨在揭示Xa21与PRs的关系,为水稻抗病研究提供理论依据。本实验用原核表达系统克隆表达了OsPR1a,OsPR1b和OsPR10a 3个蛋白质并纯化制备了抗体。水稻接菌取材后,获得了抗病(R)、感病(SR-)、感病(SAvr-)和对照(M)4种材料。Western-blot分析发现:1、在Xa21存在的抗病反应(R)中,病程相关蛋白的表达量要明显高于没有Xa21存在的感病反应(SR-)。2、而且同样是在Xa21存在的情况下,非亲和反应(R)中病程相关蛋白的表达量明显高于亲和反应(SAvr-)。3、在两种抗病反应(SR-)和(SAvr-)的比较中,大多数情况下病程相关蛋白的表达量没有显著差异。我们的实验证明了:1、在抗病基因Xa21与病原菌无毒基因可以相互识别的情况下(R),Xa21对PRs的表达起到介导作用,促使PRs更高地表达。2、抗病基因Xa21与病原菌无毒基因不能相互识别的情况下(SAvr-),Xa21对PRs的表达并没有介导作用。其结果与没有Xa21存在的感病情况(SR-)基本相同。


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