NBS-LRR蛋白Pik-H4介导的稻瘟病抗性分子机制研究
发布时间：2021-05-09 03:56
水稻作为世界上最重要的主粮作物,为全球超过50%的人口提供能量来源。但是由子囊真菌Magnaporthe20oryzae引起的稻瘟病及黄单胞杆菌Xanthomonas20oryzae引起的白叶枯病严重威胁着水稻的安全生产。主效抗病基因编码的NBS-LRR蛋白在病原菌侵染诱导的免疫应答中扮演着信息传递的中间受体,直接识别病原菌分泌的无毒蛋白后激活下游防卫反应。水稻抗病基因调控的复杂网络涉及多层次的生理生化反应,深入探究抗性基因具体调节的免疫分子通路,不仅有助于揭示植物与病原菌之间的互作机制,还能为聚合多基因开展水稻抗病育种提供理论指导。本研究对水稻广谱、高抗稻瘟病株系H4中的抗性基因Pik-H4介导的稻瘟病抗性进行深入解析,Pik-H4编码的NBS-RR蛋白识别稻瘟病菌无毒蛋白AvrPik后激活ETI免疫反应。前期利用酵母双杂交筛选、转录组测序及差异蛋白质组ITRAQ测序已鉴定出Pik-H4潜在的抗病途径。本研究发现Pik-H4与细胞核转录因子OsBIHD1、OsCOL9相互作用于转录水平调节激素交互途径影响抗病与生长。除转录调控外,Pik-H4通过下调细胞质蛋白Os20AAE3的mRN...
【文章来源】：华南农业大学广东省
【文章页数】：189 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
英文缩略词
第1章 前言
1.1 稻瘟病抗性研究进展
1.1.1 稻瘟病菌诱导的PTI免疫反应
1.1.2 稻瘟病菌产生的效应蛋白
1.1.3 NBS-LRR类稻瘟病抗性基因的克隆
1.2 植物抗病与生长的关系
1.2.1 植物激素在生长与抗病中的作用
1.2.2 Homeodomain蛋白在水稻生长发育中的作用
1.3 植物转录因子与抗病的关系
1.3.1 植物中主要转录因子类型及作用
1.3.2 水稻CONSTANS类转录因子的功能研究
1.4 木质素在抗病与生长中的作用
1.4.1 植物木质化细胞的类型
1.4.2 植物木质素合成过程
1.4.3 水稻木质素合成相关基因功能
1.4.4 AMP结合结构域蛋白的功能
1.5 水稻细菌性白叶枯抗性研究进展
1.5.1 水稻白叶枯抗性基因主要功能
1.5.2 过氧化物酶调节植物ROS信号途径
1.5.3 植物AT-hook基序包含蛋白调节基因转录表达
1.6 研究目的与意义
第2章 Pik-H4与OsBIHD1相互作用调节稻瘟病抗性与生长
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 试验的水稻材料
2.2.2 稻瘟病供试菌株及抗性鉴定方法
2.2.3 水稻全基因组DNA和RNA提取制备，及荧光定量PCR
2.2.4 酵母双杂交验证
2.2.5 荧光双分子互补验证
2.2.6 GST下拉验证
2.2.7 亚细胞定位
2.2.8 OsBIHD1转录激活检测
2.2.9 构建OsBIHD1-OX和osbihd1-ko转基因植株
2.2.10 酵母单杂交及凝胶阻滞电泳（EMSA）
2.2.11 叶倾角检测
2.3 结果与分析
2.3.0 Pik-H4与转录因子OsBIHD1存在相互作用
2.3.1 Pik1-H4与OsBIHD1在细胞核内产生相互作用
2.3.2 OsBIHD1的HD结构域不具有转录激活特性
2.3.3 构建OsBIHD1-OX及osbihd1-ko的转基因植株
2.3.4 敲除OsBIHD1导致Pik-H4 NIL植株感病
2.3.5 OsBIHD1激活乙烯抗病反应途径
2.3.6 OsBIHD1影响植株生长
2.3.7 过表达OsBIHD1对外源油菜素钝感
2.3.8 OsBIHD1调控油菜素代谢途径基因CYP734A2的表达
2.3.9 OsBIHD1激活OsACO3及CYP734A2的表达
2.3.10 油菜素内酯代谢基因表达受稻瘟病菌的诱导
2.4 小结与讨论
第3章 CONSTANS-like 9（COL9）调节稻瘟病抗性
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 试验的水稻材料及菌株
3.2.2 激素处理水稻幼苗
3.2.3 酵母双杂交验证
3.2.4 荧光双分子互补验证
3.2.5 GST下拉验证
3.2.6 OsCOL9亚细胞定位
3.2.7 OsCOL9转录激活检测
3.2.8 构建OsCOL9-OX和oscol9-ko转基因植株
3.3 结果与分析
3.3.1 OsCOL9的克隆与生物信息学分析
3.3.2 OsCOL9组织表达模式
3.3.3 OsCOL9定位在细胞核且具有转录激活特性
3.3.4 OsCOL9的表达受稻瘟病菌的诱导
3.3.5 构建OsCOL9转基因植株
3.3.6 OsCOL9调控稻瘟病抗性
3.3.7 OsCOL9响应外源水杨酸及乙烯信号
3.3.8 OsCOL9与OsRACK1相互作用
3.3.9 OsRACK1的表达受稻瘟病菌及外源激素诱导
3.3.10 OsCOL9及OsRACK1响应光周期调控
3.4 小结与讨论
第4章 OsAAE3调节木质素介导的稻瘟病抗性反应
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 OsAAE3亚细胞定位
4.2.2 构建OsAAE3-OX和osaae3-ko转基因植株
4.2.3 GUS染色
4.2.4 POD活性测定及H2O2含量测定
4.2.5 木质素含量测定
4.3 结果与分析
4.3.1 OsAAE3表达受稻瘟病菌诱导
4.3.2 OsAAE3的克隆与生物信息学分析
4.3.3 OsAAE3定位在细胞质
4.3.4 OsAAE3的表达模式
4.3.5 构建OsAAE3-OX及osaae3-ko转基因植株
4.3.6 过表达OsAAE3导致植株感病
4.3.7 OsAAE3调节过氧化物酶活性
4.3.8 OsAAE3抑制小花发育与花药育性
4.3.9 OsAAE3调节植株木质素含量
4.4 小结与讨论
第5章 OsPrx30调节水稻白叶枯抗性
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 试验的水稻材料及菌株
5.2.2 OsPrx30亚细胞定位
5.2.3 构建OsPrx30-OX、osprx30-ko和osath1-ko转基因植株
5.2.4 OsPrx30启动子活性分析
5.2.5 酵母单杂交筛选
5.2.6 染色质免疫共沉淀-qPCR
5.2.7 转录组测序分析
5.3 结果与分析
5.3.1 OsPrx30的克隆与生物信息学分析
5.3.2 OsPrx30编码分泌蛋白
5.3.3 OsPrx30不具有完整的过氧化物酶活性
5.3.4 OsPrx30的组织表达模式
5.3.5 构建OsPrx30-OX及osprx30-ko转基因植株
5.3.6 OsPrx30缺失降低水稻白叶枯抗性
5.3.7 OsPrx30影响植株过氧化物酶活性及ROS含量
5.3.8 OsPrx30表达受转录因子调控
5.3.9 OsATH1直接结合OsPrx30启动子序列
5.3.10 构建OsATH1的敲除植株
5.3.11 OsATH1敲除突变体降低白叶枯抗性
5.3.12 OsATH1调控OsPrx30及POD相关基因的转录表达
5.3.13 OsATH1编码不具有转录激活特性的核蛋白
5.3.14 OsATH1调控OsPrx30启动子的乙酰化水平
5.3.15 OsATH1与AP2及SNF2蛋白相结合
5.4 小结与讨论
第6章 全文结论与讨论
6.1 全文总结
6.2 全文讨论
6.2.1 Pik-H4与OsBIHD1相互作用为抗病育种提供的实践意义
6.2.2 OsBIHD1平衡免疫与生长的关系
6.2.3 CONSTANS-Like基因调节稻瘟病抗性
6.2.4 OsAAE3负向调控稻瘟病抗性与植株生长
6.2.5 OsATH1表观调控OsPrx30响应水稻抗病反应
6.3 本研究的创新之处
6.4 后续研究设想
致谢
参考文献
附录
本文编号：3176572
【文章来源】：华南农业大学广东省
【文章页数】：189 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
英文缩略词
第1章 前言
1.1 稻瘟病抗性研究进展
1.1.1 稻瘟病菌诱导的PTI免疫反应
1.1.2 稻瘟病菌产生的效应蛋白
1.1.3 NBS-LRR类稻瘟病抗性基因的克隆
1.2 植物抗病与生长的关系
1.2.1 植物激素在生长与抗病中的作用
1.2.2 Homeodomain蛋白在水稻生长发育中的作用
1.3 植物转录因子与抗病的关系
1.3.1 植物中主要转录因子类型及作用
1.3.2 水稻CONSTANS类转录因子的功能研究
1.4 木质素在抗病与生长中的作用
1.4.1 植物木质化细胞的类型
1.4.2 植物木质素合成过程
1.4.3 水稻木质素合成相关基因功能
1.4.4 AMP结合结构域蛋白的功能
1.5 水稻细菌性白叶枯抗性研究进展
1.5.1 水稻白叶枯抗性基因主要功能
1.5.2 过氧化物酶调节植物ROS信号途径
1.5.3 植物AT-hook基序包含蛋白调节基因转录表达
1.6 研究目的与意义
第2章 Pik-H4与OsBIHD1相互作用调节稻瘟病抗性与生长
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 试验的水稻材料
2.2.2 稻瘟病供试菌株及抗性鉴定方法
2.2.3 水稻全基因组DNA和RNA提取制备，及荧光定量PCR
2.2.4 酵母双杂交验证
2.2.5 荧光双分子互补验证
2.2.6 GST下拉验证
2.2.7 亚细胞定位
2.2.8 OsBIHD1转录激活检测
2.2.9 构建OsBIHD1-OX和osbihd1-ko转基因植株
2.2.10 酵母单杂交及凝胶阻滞电泳（EMSA）
2.2.11 叶倾角检测
2.3 结果与分析
2.3.0 Pik-H4与转录因子OsBIHD1存在相互作用
2.3.1 Pik1-H4与OsBIHD1在细胞核内产生相互作用
2.3.2 OsBIHD1的HD结构域不具有转录激活特性
2.3.3 构建OsBIHD1-OX及osbihd1-ko的转基因植株
2.3.4 敲除OsBIHD1导致Pik-H4 NIL植株感病
2.3.5 OsBIHD1激活乙烯抗病反应途径
2.3.6 OsBIHD1影响植株生长
2.3.7 过表达OsBIHD1对外源油菜素钝感
2.3.8 OsBIHD1调控油菜素代谢途径基因CYP734A2的表达
2.3.9 OsBIHD1激活OsACO3及CYP734A2的表达
2.3.10 油菜素内酯代谢基因表达受稻瘟病菌的诱导
2.4 小结与讨论
第3章 CONSTANS-like 9（COL9）调节稻瘟病抗性
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 试验的水稻材料及菌株
3.2.2 激素处理水稻幼苗
3.2.3 酵母双杂交验证
3.2.4 荧光双分子互补验证
3.2.5 GST下拉验证
3.2.6 OsCOL9亚细胞定位
3.2.7 OsCOL9转录激活检测
3.2.8 构建OsCOL9-OX和oscol9-ko转基因植株
3.3 结果与分析
3.3.1 OsCOL9的克隆与生物信息学分析
3.3.2 OsCOL9组织表达模式
3.3.3 OsCOL9定位在细胞核且具有转录激活特性
3.3.4 OsCOL9的表达受稻瘟病菌的诱导
3.3.5 构建OsCOL9转基因植株
3.3.6 OsCOL9调控稻瘟病抗性
3.3.7 OsCOL9响应外源水杨酸及乙烯信号
3.3.8 OsCOL9与OsRACK1相互作用
3.3.9 OsRACK1的表达受稻瘟病菌及外源激素诱导
3.3.10 OsCOL9及OsRACK1响应光周期调控
3.4 小结与讨论
第4章 OsAAE3调节木质素介导的稻瘟病抗性反应
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 OsAAE3亚细胞定位
4.2.2 构建OsAAE3-OX和osaae3-ko转基因植株
4.2.3 GUS染色
4.2.4 POD活性测定及H2O2含量测定
4.2.5 木质素含量测定
4.3 结果与分析
4.3.1 OsAAE3表达受稻瘟病菌诱导
4.3.2 OsAAE3的克隆与生物信息学分析
4.3.3 OsAAE3定位在细胞质
4.3.4 OsAAE3的表达模式
4.3.5 构建OsAAE3-OX及osaae3-ko转基因植株
4.3.6 过表达OsAAE3导致植株感病
4.3.7 OsAAE3调节过氧化物酶活性
4.3.8 OsAAE3抑制小花发育与花药育性
4.3.9 OsAAE3调节植株木质素含量
4.4 小结与讨论
第5章 OsPrx30调节水稻白叶枯抗性
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 试验的水稻材料及菌株
5.2.2 OsPrx30亚细胞定位
5.2.3 构建OsPrx30-OX、osprx30-ko和osath1-ko转基因植株
5.2.4 OsPrx30启动子活性分析
5.2.5 酵母单杂交筛选
5.2.6 染色质免疫共沉淀-qPCR
5.2.7 转录组测序分析
5.3 结果与分析
5.3.1 OsPrx30的克隆与生物信息学分析
5.3.2 OsPrx30编码分泌蛋白
5.3.3 OsPrx30不具有完整的过氧化物酶活性
5.3.4 OsPrx30的组织表达模式
5.3.5 构建OsPrx30-OX及osprx30-ko转基因植株
5.3.6 OsPrx30缺失降低水稻白叶枯抗性
5.3.7 OsPrx30影响植株过氧化物酶活性及ROS含量
5.3.8 OsPrx30表达受转录因子调控
5.3.9 OsATH1直接结合OsPrx30启动子序列
5.3.10 构建OsATH1的敲除植株
5.3.11 OsATH1敲除突变体降低白叶枯抗性
5.3.12 OsATH1调控OsPrx30及POD相关基因的转录表达
5.3.13 OsATH1编码不具有转录激活特性的核蛋白
5.3.14 OsATH1调控OsPrx30启动子的乙酰化水平
5.3.15 OsATH1与AP2及SNF2蛋白相结合
5.4 小结与讨论
第6章 全文结论与讨论
6.1 全文总结
6.2 全文讨论
6.2.1 Pik-H4与OsBIHD1相互作用为抗病育种提供的实践意义
6.2.2 OsBIHD1平衡免疫与生长的关系
6.2.3 CONSTANS-Like基因调节稻瘟病抗性
6.2.4 OsAAE3负向调控稻瘟病抗性与植株生长
6.2.5 OsATH1表观调控OsPrx30响应水稻抗病反应
6.3 本研究的创新之处
6.4 后续研究设想
致谢
参考文献
附录
本文编号：3176572
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/dzwbhlw/3176572.html
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