《水稻抗病相關甾醇及其皂苷合成新途徑的研究》是薛哲勇為項目負責人，中國科學院植物研究所為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：水稻抗病相關甾醇及其皂苷合成新途徑的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：薛哲勇
- 依託單位：中國科學院植物研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本研究擬解析一條可能與植物防禦反應有關的甾醇或其皂苷的生物合成途徑，研究該途徑發揮抗病作用的方式。首先，利用Tilling技術篩選水稻2，3-氧化鯊烯環化酶基因（OsOSC9）的突變體材料，通過分析OsOSC9突變體，RNAi，以及過量表達水稻的甾醇和萜類代謝譜，推測該途徑可能的下游產物，利用同位素標記的實驗，鑑定下游產物，並解析代謝途徑。通過對帕克醇及下游產物的體外抑菌實驗，以及突變體和過量表達水稻的抗病性分析，結合代謝譜分析，鑑定抗病代謝物。分析OsOSC9基因時空表達譜信息，分析在甲基茉莉酸誘導和病原菌侵染後OsOSC9基因表達水平的變化，研究該代謝途徑在抗病反應中應答方式；進一步通過啟動子分析和原位雜交技術分析參與該途徑的基因在水稻組織中的表達部位，闡明抗病作用的位點。本研究將闡明OsOSC9引領的植物甾醇或其皂苷在植物防禦中的作用機制，並可能套用於作物的抗病育種。
結題摘要
三萜和甾醇是植物體內一種具有多種結構和重要功能的化合物，目前發現的三萜的骨架多達200多種，它們都是由一類叫做2，3-氧化鯊烯環化酶（OSC）的萜類合酶催化產生。在水稻（Ozyra sativa L. ssp. japonica cv. Zhonghua 11）基因組中包含7個編碼有功能OSC的基因，但是其生物學功能還不清楚。進化分析表明OsOSC9和水稻中參與甾醇合成的環阿屯醇合酶OsCS1關係最近，因此，OsOSC9是有OsCS1複製進化而來並有可能參與甾醇合成。本項目通過RT-PCR和qRT-PCR分析，發現OsOSC9主要在水稻不同發育事情的葉鞘中表達。我們克隆了水稻品種中花11號中的OsOSC9，通過酵母異源表達實驗證明OsOSC9產物為帕克醇。採用農桿菌介導的轉基因技術獲得了過量表達株系和RNAi株系，利用TILLING技術篩選到了一系列的突變體材料，RT-PCR和免疫印跡分析表明在突變體和RNAi株系中OsOSC9的表達降低甚至檢測不到，而過量表達株系中OsOSC9的表達明顯增強，代謝物分析結果表明功能缺失突變體中帕克醇的含量檢測不到，而過量表達植株中帕克醇含量顯著提高。進一步的植物甾醇含量的分析表明，菜油甾醇和豆甾醇含量略微減低，谷甾醇含量明顯提高，因此推斷帕克醇參與植物甾醇的合成，但所占比例較少，而且存在反饋調控。突變體的生長發育情況和野生型沒有明顯的差異。非常有趣的是，OsOSC9在不同水稻品種間存在功能的差異，次生代謝基因的等位變異可能導致植物代謝多樣性重要的分子機制。
