水稻抗虫相关基因OsJAMYB功能解析

摘要

在转录水平上调控目的基因的表达是植物自身调节生长发育及各种代谢活动的重要方式，而转录因子在这一过程中发挥重要作用。MYB(v-myb avianmyeloblastosis viral oncogene homolog)转录因子是植物中最大的转录因子家族成员之一，参与调节植物细胞的形态建成、激素和环境因子应答、植物次生代谢等一系列的生理生化过程。但有关MYB转录因子在植物诱导抗虫反应中的作用还没有研究报道。实验室先期研究结果表明，二化螟危害水稻后，OsJAMYB基因表达量迅速上调，暗示OsJAMYB基因在诱导抗虫反应过程中可能发挥作用。为此，我们克隆了编码MYB转录因子的OsJAMYB基因，并对其在水稻诱导抗虫反应中的作用及作用机理进行了初步研究。
　　 研究发现，OsJAMYB定位于细胞核中，机械损伤、二化螟(Chilo suppressalis，rice striped stem borer, SSB)及稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocis medinalis, rice leaffolder, LF)危害能迅速诱导OsJAMYB基因的大量表达，褐飞虱(Nilaparvata lugens，rice brown planthopper, BPH)危害也能诱导OsJAMYB基因的表达，但诱导作用比较缓慢。另外，植物激素茉莉酸(jasmonic acid，JA)、水杨酸(saliclic acid，SA)及乙烯(ethylene，ETH)处理也能诱导OsJAMYB基因的表达，但诱导相对较弱。通过农杆菌转化的方法，获得了OsJAMYB反义抑制水稻突变体植株，并通过GUS染色筛选、Southern杂交及定量PCR检测，得到2个T-DNA插入单拷贝、沉默效果好的纯合突变体品系L45和L48。研究表明，OsJAMYB对信号分子JA、SA、乙烯及直接防御化合物胰蛋白酶抑制剂（trypsin protease inhibitors，TrypPIs）和间接防御化合物-虫害诱导挥发物的合成没有影响，但负调控水稻对SSB及BPH的抗性:与野生型相比，SSB在反义品系生长速率变慢，BPH雌成虫则不喜欢在反义品系上取食及产卵。
　　 综上所述，OsJAMYB基因在植物诱导抗虫反应中发挥重要作用。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 文献综述

1．1 MYB蛋白的结构

1．2 MYB转录因子的生物学功能

1．2．1 调节植物次生代谢途径

1．2．2 参与植物细胞的形态建成

1．2．3 调节植物体生长发育

1．2．4 参与对生物及非生物因子的应答反应

1．3 MYB活性的调节

1．4 研究的目的与意义

1．5 技术路线

第二章 水稻OsJAMYB基因表达特征分析

2．1 材料与方法

2．1．1 供试植物

2．1．2 供试昆虫

2．1．3 水稻处理

2．1．4 总RNA提取及cDNA合成

2．1．5 基因克隆及分析

2．1．6 诱导表达分析

2．1．7 水稻转录因子OsJAMYB亚细胞定位

2．1．8 实验数据统计与分析

2．2 结果与分析

2．2．1 目的基因OsJAMYB的克隆与序列分析

2．2．2 OsJAMYB蛋白亚细胞定位

2．2．3 OsJAMYB基因的诱导表达特征

2．3 讨论

第三章 OsJAMYB基因沉默突变体的获得

3．1 材料与方法

3．1．1 供试水稻

3．1．2 供试昆虫

3．1．3 水稻处理

3．1．4 OsJAMYB反义抑制突变体水稻的获得

3．1．5 OsJAMYB反义抑制突变体插入拷贝数检测

3．1．6 数据分析

3．2 结果与分析

3．2．1 OsJAMYB反义抑制载体的构建

3．2．2 OsJAMYB反义抑制突变体水稻获得

3．2．3 OsJAMYB反义抑制纯合品系的筛选

3．2．4 OsJAMYB反义抑制突交体表型观测

3．3 讨论

第四章 OsJAMYB基因抗虫功能研究

4．1 材料与方法

4．1．1 供试水稻

4．1．2 供试昆虫

4．1．3 信号分子JA、SA含量的测定

4．1．4 信号分子乙烯含量的测定

4．1．5 胰蛋白酶抑制剂(TrypPIs)含量的测定

4．1．6 水稻挥发物的测定

4．1．7 SSB生长量的测定

4．1．8 BPH选择性及产卵率的测定

4．1．9 数据分析

4．2 结果与分析

4．2．1 反义抑制OsJAMYB不影响JA、SA的合成

4．2．2 反义抑制OsJAMYB不影响乙烯的合成

4．2．3 反义抑制OsJAMYB不影响TrypPIs的合成

4．2．4 反义抑制OsJAMYB不影响水稻挥发物的合成

4．2．5 反义抑制OsJAMYB对SSB生长的影响

4．2．6 反义抑制OsJAMYB对BPH行为的影响

4．3 讨论

第五章 全文总结

5．1 全文总结

5．2 创新之处

5．3 下一步研究内容

参考文献

附录A

附录B

附录C