水稻低氮脅迫和細菌侵染應(yīng)答基因OsSPL11和OsRP-1的功能研究.pdf

1、氮素是植物正常生長發(fā)育過程中所必需的礦質(zhì)元素。在低氮脅迫下，植物進化出一套微妙的調(diào)節(jié)機制來減輕低氮脅迫所帶來的傷害。之前的研究已表明，水稻編碼泛素 E3連接酶的OsSPL11（Spotted leaf11, Spl11）(LOC_Os12g38210)受低氮脅迫的調(diào)控，而OsSPL11也是植物防御信號和細胞死亡的負調(diào)控因子。為了鑒定不同氮素條件下OsSPL11在水稻生長發(fā)育過程中的功能，spl11突變體及其過表達植株分別在不同含氮量的液

2、體培養(yǎng)液中培養(yǎng)。研究結(jié)果顯示OsSPL11在水稻整個植株中都能被誘導表達；與正常氮條件下相比，低氮脅迫強烈誘導了OsSPL11在OsSPL11過表達植株根部的表達；與野生型相比，spl11突變體的根密度在低氮條件下降低，而根和莖的生物量在低氮和正常氮處理下均下降。
　　本研究中，我們證明了OsSPL11調(diào)控低氮脅迫誘導的葉片衰老。與野生型水稻相比，低氮脅迫下的spl11突變體植株出現(xiàn)早期衰老。此外，在低氮脅迫下，早期衰老影響了sp

3、l11突變體植株根的發(fā)育及對氮素的吸收。與野生型相比，在低氮脅迫下 OsNRT1.1, OsNRT1.2, OsNRT2.1和OsNAR2.1在spl11突變體植株根中的表達降低，而在OsSPL11-OX植株中的表達增強。同時，低氮脅迫下，典型衰老相關(guān)基因OsSGR, OsNAP和OsNYC1在spl11突變體植株中顯著上調(diào)表達，這一結(jié)果表明 OsSPL11延緩了水稻的衰老。spl11突變體的病斑表型在低氮脅迫下受到抑制，同時防御和細胞

4、死亡相關(guān)的基因表達降低。以上結(jié)果表明OsSPL11作為正調(diào)控因子參與了水稻對低氮脅迫的適應(yīng)過程。
　　水稻白葉枯病是由黃單胞菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo）引起的世界范圍內(nèi)最具毀滅性的病害之一。前期研究發(fā)現(xiàn) Xoo侵染誘導了水稻的抗性基因 OsRP-1(LOC_Os08g42700)下調(diào)表達。本研究顯示OsRP-1預測編碼蛋白含有CC-NB-LRR結(jié)構(gòu)域蛋白，該結(jié)構(gòu)域在N端具有重復的激酶1

5、a，2和3a單元。系統(tǒng)進化樹顯示OsRP-1與稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)中抗性相關(guān)蛋白 Pib(LOC-Os08g47010)同源，也和烏拉爾圖小麥(Triticum urartu)中的RPM1非常相近。我們之前的研究發(fā)現(xiàn)水稻在接種Xoo6小時后，OsRP-1下調(diào)表達。時空表達分析顯示OsRP-1在葉片和莖上的表達水平要高于根部，且在葉片上的表達水平最高。OsRP-1在空白對照和Xoo接種下均下調(diào)表達。
　　

6、為了研究 OsRP-1與其下游信號分子的互作，我們利用酵母雙雜交方法，一共篩選得到137個潛在的互作蛋白。利用GO注釋分類分析，137個假定蛋白被分入32類生物過程，19類分子功能組分和20類細胞組分。為了得到陽性的互作分子，我們采用變換分析法排除假陽性互作蛋白，并最終得到11個蛋白，其中4個蛋白OsAHP2(LOC_Os09g39400), OsPsaD(LOC_Os08g44680), OsMYB(LOC_Os09g12750)和O

7、sAAA-ATPase(LOC_Os11g47970)在酵母雙雜交體系中能與OsRP-1互作。
　　利用GST pull-down方法，驗證了一個假定的組氨酸磷酸轉(zhuǎn)移蛋白OsAHP2與 OsRP-1的互作。同時，我們采用熒光素酶互補圖像技術(shù)確定了OsRP-1和OsAHP2在植物體內(nèi)的互作，該相互作用較弱且是非特異性的。進一步的GST pull-down結(jié)果表明OsRP-1的N端結(jié)構(gòu)域與OsAHP2發(fā)生了互作。為了研究OsAHP2在