水稻誘導抗蟲反應相關的兩個重要轉錄因子的功能分析

《水稻誘導抗蟲反應相關的兩個重要轉錄因子的功能分析》是依託浙江大學，由婁永根擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：水稻誘導抗蟲反應相關的兩個重要轉錄因子的功能分析
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：婁永根
• 項目類別：面上項目

項目摘要

以具有良好研究基礎、參與水稻誘導抗蟲反應的兩個重要轉錄因子（分別為WRKY類型轉錄因子和ERF類型轉錄因子）基因為研究對象，通過反向遺傳學方法獲得過量或抑制表達上述某一基因的水稻品系，並篩選其純合子；利用生物測定、化學分析與基因組學等方法，檢測各純合水稻品系抗蟲性及害蟲脅迫時防禦相關信號分子、化學物質含量以及基因表達譜的變化；利用螢光顯微、酵母雙雜交以及染色質免疫沉澱等技術，對候選轉錄因子進行細胞定位和生化功能、互作因子以及直接調控基因研究；利用定量PCR或Northern blot,分析候選基因在害蟲為害和相關信號分子處理後的時空表達特徵。從而全面剖析兩個轉錄因子在水稻誘導抗蟲反應，尤其是在茉莉酸信號途徑介導的水稻誘導抗蟲反應中的作用，並闡明其機理。加深對植物誘導抗蟲反應分子機理的認識，並為植物抗蟲品種的培育提供重要的基因資源與理論指導。

結題摘要

研究了WRKY、ERF、NPR1以及MYB等5個轉錄因子在水稻誘導抗蟲反應中的作用。結果表明，OsERF3正向調控水稻中與防禦相關的2個MAPKs和2個WRKYs的轉錄水平以及JA、SA和乙烯的生物合成，正向調控直接防禦化合物TPI的含量以及水稻對二化螟的抗性。與此相反，OsERF3反向調控過氧化氫的合成以及水稻對BPH的抗性。OsNPR1 基因可以被機械損傷、二化螟取食、稻縱卷葉螟取食和信號分子SA、JA 誘導上調，而機械損傷和SA 誘導後該基因的表達要明顯早於蟲害誘導。反義抑制該基因後提高了二化螟誘導的JA、ET 含量以及二化螟誘導的JA 合成酶OsHI-LOX 以及ET 合成酶OsACS2 基因的表達，並且提高了蟲害誘導的TrypPIs 的含量、揮發物的含量以及對二化螟的抗性。OsHI-WRKY1能與OsMPK3和OsMPK6互作，並且OsHI-WRKY1位於OsMPK3和OsMPK6下游。植物激素分析與生測結果表明，OsHI-WRKY1正向調控水稻JA和乙烯的生物合成，正向調控直接防禦化合物TPI的含量以及水稻對二化螟的抗性；但卻反向調節過氧化氫和SA的生物合成以及水稻對BPH的抗性。OsHI-WRKY2能與MPK3和6互作, 並且反向調控這兩個MAPK的活性；有意思的是OsHI-WRKY2的轉錄水平也同時受到這兩個MPK的調節。OsHI-WRKY2負調控蟲害誘導的水稻茉莉酸與乙烯的生物合成、胰蛋白酶活性以及水稻對螟蟲的抗性；相反地，正調控蟲害誘導的水稻水楊酸和H2O2含量以及對褐飛虱的抗性。這些結果對於深入理解轉錄因子在調控水稻蟲害誘導防禦反應中的作用具有重要意義。