《若干新發現的蟲害誘導水稻脂氧合酶基因的功能解析》是依託浙江大學，由周國鑫擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：若干新發現的蟲害誘導水稻脂氧合酶基因的功能解析
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：周國鑫
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
茉莉酸（JA）途徑和氫過氧化物裂解酶(HPL)途徑在植物誘導防禦反應中起重要作用，而植物脂氧合酶(LOX)基因是調控這兩條途徑的關鍵基因。水稻基因組中存在15個之多的LOX基因，目前只對其中2個LOX基因進行過功能研究。我們發現水稻中有9個LOX基因受蟲害脅迫所調控，本項目將選擇若干（2-3個）與蟲害誘導防禦反應有關的LOX基因，主要通過轉錄譜、蛋白催化特性和亞細胞定位等分析，並構建單個LOX基因或雙LOX基因的過量表達、功能缺損突變體，套用反向遺傳學的方法對LOX基因功能進行解析，明確其對水稻JA合成和HPL途徑綠葉性氣味釋放的影響，以及在水稻對二化螟、褐飛虱等取食誘導防禦反應中的作用，並初步探討水稻LOX基因之間的相互關係。本項目的研究，可望加深對水稻脂氧合酶基因家族的了解，增加對水稻誘導抗蟲防禦反應分子機理的認識，鑑定出與抗蟲相關的新LOX基因，為抗蟲水稻品種的選育提供分子理論依據。
結題摘要
本研究結合基因晶片、實時螢光定量PCR等分子生物學、反向遺傳學、生理生化、行為生測等技術，研究水稻脂氧合酶家族基因在水稻誘導抗蟲防禦反應中的作用，結果如下 1、蟲害調控水稻水稻LOX家族基因譜 研究揭示水稻基因組15個LOX基因中，有9個LOX基因為蟲害脅迫應答反應基因，對蟲害脅迫反應9個LOX基因在轉錄水平上存在反應強度和時序上存在差異，即不同水稻LOX基因在水稻誘導防禦反應中存在特異性； 2、重要水稻LOX基因r9-LOX1基因的功能分析 （1）克隆了水稻r9-LOX全長序列，獲得3個該基因反義抑制突變體純合品系，並進行的抗蟲功能和機理研究；首次證實r9-LOX1是一個葉綠體定位的C9催化LOX1基因； （2）揭示r9-LOX基因在根中表達豐度最高，同時蟲害脅迫、機械損傷、茉莉酸JA和水楊酸SA處理都能誘導該基因表達，暗示該基因參與多種防禦信號的調控； （3）反義抑制r9-LOX1表達增加水稻蟲害誘導的JA、LeA的積累，促進抗蟲蛋白TrypPI的積累，但蟲害誘導的葉綠性氣味順-3-己烯醛釋放減少；反義抑制r9-LOX1增加水稻對二化螟的抗性，這種抗蟲性的增加與反義抑制突變體LeA和JA含量增加、及TrypPI過量積累正相關；相反，反義抑制降低對褐飛虱的抗性，表現為以反義抑制突變體水稻為食的褐飛虱存活率顯著升高，並探明這個現象與突變體品系體內JA含量增加有關但與SA含量上升無關；結果表明，r9-LOX1基因是一個重要的抗蟲基因，其在調控水稻體內JA和SA、JA和GLV相互平衡中起重要作用，在水稻抗蟲防禦反應中起關鍵的作用。 3、重要水稻LOX基因OsRCI-1的抗蟲功能分析 （1）OsRCI-1是一個二化螟和褐飛虱取食快速誘導的LOX基因，該基因遺傳進化樹分析與其它水稻LOX基因相似度較遠，獨成一類，說明該基因有特殊的功能； （2）克隆了該基因的全長序列，獲得該基因的RNAi干擾轉基因純合品系3個； （3）與r9-LOX1的功能相反，取食OsRCI-1基因的RNAi干擾轉基因突變體水稻二化螟體重顯著地增加，說明OsRCI-1基因正調控水稻對二化螟的抗性。 綜上所述，各水稻脂氧合酶家族LOX基因成員在水稻誘導防禦反應中起不同的功能, r9-LOX和OsRCI-1在水稻誘導防禦反應中起重要的作用。
