水稻SLM1(Spreading Lesion Mimic1)基因的定位克隆及其對(duì)茉莉酸合成和抗蟲(chóng)性的調(diào)控.pdf

1、植物與病原菌、昆蟲(chóng)在生態(tài)系統(tǒng)中長(zhǎng)期并存,相互影響,乃至協(xié)同進(jìn)化,在這個(gè)過(guò)程中植物已逐漸獲得了一系列的防衛(wèi)機(jī)制,從而有效地抑制病原物和昆蟲(chóng)對(duì)自身的侵害。過(guò)敏反應(yīng)(HR)是植物防衛(wèi)反應(yīng)的一個(gè)重要表現(xiàn),類(lèi)似于動(dòng)物中報(bào)道的程序性細(xì)胞死亡。類(lèi)病斑突變體(LMMs)在無(wú)明顯逆境、損傷或病原物侵染等情況下,植物葉片或葉鞘能自發(fā)形成各種壞死斑。類(lèi)病斑突變體中局部的細(xì)胞死亡現(xiàn)象類(lèi)似超敏反應(yīng)(HR),這種遺傳上的缺陷往往會(huì)導(dǎo)致植株對(duì)病蟲(chóng)的抗性增強(qiáng)和防衛(wèi)基因

2、的組成型表達(dá),因此類(lèi)病斑突變體已經(jīng)被用作解釋細(xì)胞死亡信號(hào)途徑的重要模型。
　　 我們通過(guò)γ-射線誘變水稻品種中花11,得到了一個(gè)擴(kuò)展型類(lèi)病斑突變體slm1(spreading lesion mimic1)。它是一種不規(guī)則的擴(kuò)展型梭形大病斑,從苗期開(kāi)始發(fā)生,并在以后的生長(zhǎng)中逐步擴(kuò)大,屬于全生育期型類(lèi)病斑,但是植株并不出現(xiàn)死亡現(xiàn)象,能正常結(jié)實(shí)。遺傳分析結(jié)果表明F2后代野生型與突變體之比為3:1,確定了是由單基因控制的隱性突變。通過(guò)圖

3、位克隆的方法把SLM1位點(diǎn)定位在二號(hào)染色體短臂端的28-Kb的基因組片斷內(nèi)。測(cè)序發(fā)現(xiàn),在一個(gè)預(yù)測(cè)的過(guò)氧化氫裂解酶基因的外顯子上有一個(gè)大片段的插入,導(dǎo)致該基因功能性缺失?；パa(bǔ)試驗(yàn)表明,野生型的SLM1基因能夠使突變體的表型回復(fù)到野生型,同時(shí)通過(guò)生物化學(xué)的方法證明SLM1蛋白有氫過(guò)氧化物裂解酶活性,該酶與另一條產(chǎn)生茉莉酸(JA)支路的AOS競(jìng)爭(zhēng)同一底物。經(jīng)過(guò)生化測(cè)定,突變體含有高水平的JA含量。突變體表現(xiàn)出對(duì)白葉枯的抗性明顯增強(qiáng),我們推測(cè)與

4、JA的含量有關(guān)。
　　 植物對(duì)昆蟲(chóng)的防御反應(yīng)研究是近10年來(lái)的一個(gè)熱點(diǎn)。JA在其中扮演著重要的角色。這些研究在擬南芥、煙草、蕃茄等雙子葉植物中開(kāi)展的較多,但作為單子葉模式植物的水稻,在這方面的研究還很少。我們利用該突變體中高水平的JA含量,研究JA途徑與植物-昆蟲(chóng)-天敵之間的行為關(guān)系。
　　 SLM1功能的缺失導(dǎo)致咀嚼式口器害蟲(chóng)二化螟取食誘導(dǎo)的茉莉酸JA和胰蛋白酶抑制劑(TrypPI)水平上升,并提高了突變體對(duì)二化螟的抗

5、性。與此相反,和野生型比較,突變體顯著降低了對(duì)刺吸式口器害蟲(chóng)(褐飛虱)的抗性,導(dǎo)致褐飛虱成蟲(chóng)對(duì)稻株的選擇性、產(chǎn)卵量以及取食量上升,若蟲(chóng)成活率也比取食野生型的上升。上述結(jié)果表明JA在調(diào)控水稻對(duì)咀嚼式口器和刺吸式口器害蟲(chóng)的防御反應(yīng)中有不同的工作機(jī)制。此外,進(jìn)一步研究了天敵稻虱纓小蜂的寄主選擇性,實(shí)驗(yàn)表明,突變體更能吸引天敵,導(dǎo)致在突變體上的稻虱卵寄生率上升,說(shuō)明飛虱為害誘導(dǎo)的水稻揮發(fā)物(GLV)在稻虱纓小蜂的寄主選擇行為中起著重要作用,而S