水稻系统获得抗性相关基因的分子研究

摘要

NPR1(non-expresser of pathogenesis related genes 1)又叫NIM1和SAI1基因，是水杨酸(salicilic acid,SA)介导的系统获得抗性(systemic aquired resistance,SAR)的关键调控因子，在水稻中过量表达拟南芥NPR1和水稻NH1/OsNPR1 homologue 1)(NPR1的同源物)可增强抗病性。水稻基因组中还有4个NPRI旁系同源物(paralog)，目前还没有证据表明它们在抗性方面的作用。为了研宄水稻NPR1旁系同源物3，NH3(NPR1 homologue 3),我们构建载体将其引入水稻，用引起水稻白叶枯病的黄单胞菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)感染，检测其抗病效果。当用玉米ubiquitin-1启动子过量表达NH3时。授有产生抗病性。而当改用NH3自身启动子驱动，引入一个额外拷贝的NH3基因(nNT-NH3)时。可以明显增强抗痛性。后代分析结果进一步证实了抗痛性增强的表型是由NH3转基因引起的。细菌生长曲线的分析表明，与水稻对照品系相比，nNT-NH3转基困檀株中韵细菌总数降低了10倍。转基因植株出现细胞局部死亡的现象，表现出对BTH和INA处理的高度敏感性。病程相关(pathogenesis-related,PR)基因的表达分析表明，用BTH处理后，nNT-NH3植株可以诱导PR基因的过量表达。我们的研究提供了一个通过应用调控蛋白来增强植物防御反应的可行的方法，这种策略避免了组成型高水平的表达，对于我们今后改造植物、进行分子抗病育种工作，将是一个更加可行的办法。
　　 当被诱导因子激活后，NFR1与TGA转录园子结合，作为一个转录共激活因子起作用．我们已经建立了水稻原生质体瞬时表达体系来研宄NH1/OsNPR1和MRR(negative regulator of reslstance)蛋白的相互作用。试验证明了NH1具有转录激活活性，NRR可以抑制NH1介导的转录激活。我们鉴定了水稻的3个NRR同源物(RH1，RH2和RH3)，它们同样可队抑制NHI介导的转录激活。NRR和它的同源物除了都含有之前鉴定的NPRl互作结构域(NPR1 interatction domain)外，还具有第二个NH1互作结构域(NH1 interaction domain),这个结构域对于与NH1的强烈互作是必需的。
　　 NH1互作结构域上的双突变体W66A/F70A大大降低了与NH1的互作，而W66A单突变体可以适度的降低与NH1的结台。W66A/F70A突变体也大大降低了NRR抑制NH1转录活性的能力，w66A突变体也在很大程度上丧失了抻制转录激活的功能。这些结果表明，NRR抑制NH1介导的转录濑活的能力与它能否结合到NH1上的能力是紧密相联的。另外，NRR及其同源物上含有一个新的双重量白与蛋白互作结构域(NH1互作结构域和NPR1互作结构城)，而且这个双重结构域在植物中是广泛存在的，从谷类作物到蓖麻及杨树中都存在，但在拟南芥和烟草中没有。
　　 应用双分子荧光互补试验(Bimolecular Fluorescence Complementation,BiFC,orsplit YFP)和原生质体瞬时表达体系，研究了水稻NH1家族、NRR家族及TGA家族蛋白之间在活体内的相互作用。结果革明NH1家族蛋白和NRR家族蛋白自身均可互作，NHI家族与NRR家族、TGA家族蛋白之间都有互作，ICRR家族与TGA家旗蛋白之间不能直接互作，但当加入NHI家族蛋白后，可以介导NRR家族与TGA家族蛋白的互作。瞬时裹选体系中，NRR家族可以抑制NH1介导的转录激活，而进一步增强NH4和NH5介导的转录澈活。NHI可以增强除THI1外的所有水稻TOA家族蛋白介导的转录激活。

目录

1 引言

2 研究一 NH3增强水稻抗病性和BTH超敏感性的研究

3 研究二 NRR家族中一个新的双重蛋白与蛋白互作结构域的鉴定

4 研究三 水稻NH1家族，NRR家族及TGA家族蛋白的系统性研究

5 结论

附录

致谢

参考文献

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