《水稻miR398b在稻瘟病抗性中的作用機理研究》是李燕為項目負責人，四川農業大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水稻miR398b在稻瘟病抗性中的作用機理研究
- 項目類別：面上項目
- 依託單位 ：四川農業大學
- 項目負責人：李燕
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
稻瘟病是水稻最重要的真菌病害之一，通常稻瘟病抗性研究集中在篩選、鑑定、克隆抗病基因上。miRNA通過調控靶基因參與多種生命活動，但尚不清楚miRNA是如何調控稻瘟病抗性的。我們的前期研究發現miR398b正向調控稻瘟病抗性，過表達miR398b的轉基因水稻可明顯延遲並減弱稻瘟病菌的侵染，顯著提高抗病性。本項目擬在此基礎上，通過抗譜測定、抗病細胞學分析、超氧化物迸發、防禦相關基因的表達幾個方面來剖析過表達miR398b轉基因水稻對稻瘟病的抗性；然後通過差異轉錄組分析繪製miR398b調控稻瘟病抗性的信號通路，找出部分關鍵調控因子；同時，構建靶基因的過表達和沉默突變體材料，對這些轉基因材料進行抗性反應分析及靶基因蛋白的生化功能分析。通過上述三方面的研究，明確miR398b調控稻瘟病抗性的機制，為構築稻瘟病廣譜抗性和水稻抗稻瘟病育種提供有力的理論依據。
結題摘要
項目背景：稻瘟病是水稻最重要的真菌病害之一，我們的前期研究發現miR398b正向調控稻瘟病抗性，過表達miR398b的轉基因水稻（OX398b）可明顯延遲並減弱稻瘟病菌的侵染，顯著提高抗病性，但尚不清楚miR398是如何參與調控稻瘟病抗性。 主要研究內容：本項目在此基礎上，構建了靶標誘導序列（target mimicry）的過表達材料MIM398，4個靶基因（Os03g22810（銅/鋅超氧化物歧化酶1，CSD1）, Os07g46990 （銅/鋅超氧化物歧化酶2，CSD2），Os04g48410（銅/鋅超氧化物歧化酶伴侶蛋白，CCSD），以及Os11g09780（鐵/錳超氧化物歧化酶同源蛋白,SODX））的Cas9突變體材料，以及兩個靶基因（CSD2 和 CCSD）的過表達轉基因材料。通過對這些材料的抗性分析、抗病細胞學分析、H2O2累積分析，超氧化物歧化酶活性分析等幾個方面來剖析miR398b對水稻稻瘟病抗性的調控機制，為構築稻瘟病廣譜抗性和水稻抗稻瘟病育種提供有力的理論依據和候選基因。 重要結果和關鍵數據： 1、OX398b對20個大田分離獲得的稻瘟病菌株抗性增強或感病性減弱，提示miR398b參與調控水稻稻瘟病的基礎抗性。 2、 MIM398對親和的稻瘟病菌株感病性增強，同時四個靶基因的mRNA水平增高，提示miR398b通過抑制四個靶基因的表達來增強抗性。 3、4個靶基因突變體的抗性表現有差異。其中csd1，csd2和sodx表現出減弱的感病性，而ccsd則表現出增強的感病性；靶基因過表達材料CSD2表現與突變體相反的表型，說明不同靶基因對稻瘟病抗性有不同的調控作用。 4、活性氧（ROS）分析結果說明接種稻瘟病菌後，OX398b，csd1，csd2和sodx累積更多H2O2，而ccsd累積的H2O2比對照減少。 5、超氧化物歧化酶活性檢測發現OX398b，csd1，csd2和sodx中CSD酶活減弱，但稻瘟病菌侵染後誘發其他SOD基因表達增加，導致總的SOD 酶活增強，從而增加H2O2的累積，提高抗性。 科學意義：本研究揭示了同一miRNA調控的不同靶基因對水稻稻瘟病抗性有不同的作用，以及靶基因超氧化物歧化酶家族成員在稻瘟病侵染條件下會啟動“家族基因表達及活性互補”，增強其他家族基因的表達，補充被miR398抑制的家族基因的表達和活性。
