水稻CC-NB-LRR抗病基因OsRLR1的图位克隆与功能分析
发布时间：2021-08-17 22:34
水稻（Oryza sativa L.）不仅是研究单子叶生物重要的模式植物,也是世界上重要的粮食作物之一。而水稻在种植过程中会受到环境中许多生物胁迫,特别是一些病虫害可以导致水稻严重减产、影响品质。同时,大量农药的使用严重污染了环境,提高了病虫的耐药性,造成了粮食安全的隐患。因而,水稻抗病机制的基础研究对阐释植物的抗性机理具有重大的理论意义,在水稻抗病育种中也具有巨大的应用价值。稻瘟病（Pyricularia oryzae）和白叶枯病（Xanthomonas oryzae pv.oryzae）均是水稻的主要病害,严重时可导致水稻颗粒无收。因此,稻瘟病和白叶枯病抗病机制研究有助于阐释水稻的抗性机理和抗性育种。本研究利用EMS（ethyl methane sulfonate）诱变籼稻恢复系缙恢10号（J10）获得稳定遗传的叶片类病变突变体并进行了系列研究。通过遗传分析和图位克隆技术得到了目的基因,RPM1 like gene 1（OsRLR1）,进一步分析了该抗病基因的表达模式,解析了野生型和突变体OsRLR1的蛋白结构以及在水稻抗病机制中的功能,主要研究结果如下:1.OsRLR1基因的定位...
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
植物体抗病反应的Z字模型
第一章文献综述5报道的是OsMAPK12，其受到稻瘟病菌和机械损伤的诱导，能够与转录因子OsWRKY33和OsEREBP1互作，进而激活病程相关基因表达(Cheongetal.,2003;Heetal.,1999)。OsMAPK3可能正调控水稻对食草动物的抗性反应，干涉OsMAPK3的表达，降低了植物体内胰蛋白酶抑制剂的含量，从而降低了对食草动物的抗性，但其对稻飞虱没有抗性反应(Wangetal.,2013)。MAPK下游信号传递途径是食草动物诱导抗性反应传递的主要途径。植物能够感知食草动物唾液中的脂质-氨基酸共合物，活化下游MAPK蛋白激酶，进而诱导相关激素介导的抗性反应活化(Jianqiang,2007)。下图总结了模式植物拟南芥和水稻中PTI抗性反应研究情况（图1-2）。可以看出，水稻和拟南芥胞内免疫信号传递较为保守，而对于病菌的识别机制变异较大。但最终殊途同归，都是通过级联信号传递，激活病程相关基因表达，达到抗病的目的。图1-2水稻和拟南芥中PRRs激活的抗性反应Fig.1-2EarlybranchingofPRRs-triggeredimmunitysignaling(CoutoandZipfel,2016)1.1.2特异性免疫反应细菌和真菌分别通过T3SS分泌系统和吸附器分泌到宿主植物细胞内的蛋白
第一章文献综述7图1-3NBS-LRR蛋白的线性结构图Fig.1-3LineararchitectureofNB-LRRproteins(VanOoijenetal.,2008)1.1.2.1NLR不同结构域的功能研究NLRs作为免疫反应的分子开关，其蛋白结构的透彻研究助力于功能的解析。对TLRs蛋白而言，氨基端TIR结构域并不参与效应因子的识别，然而该结构域直接参与TLRs蛋白同源或者异源二聚体或多聚体的形成，同时也参与了蛋白内构象的重塑和下游免疫信号的传递(Bernouxetal.,2011;Tranetal.,2017)。一般来说，除以上功能外，CLRs的CC结构域能够协同下游相关蛋白传递抗病信号(LukasikandTakken,2009;Swiderskietal.,2009)。大量的研究表明：CC结构域通常与WRKY转录因子结合来传导防御信号，激活的WRKY转录因子能够成功激活级联防御反应而导致被入侵细胞的程序性死亡(Chengetal.,2015;Huetal.,2017;Inoueetal.,2013)。在某些情况下，NB结构域可单独触发过敏反应，如马铃薯中的Rx(Rairdanetal.,2008)，而NB-ARC（NBS）模块主要通过参与ADP和ATP之间的核苷酸结合和交换，以介导蛋白质的构象变化(Takkenetal.,2006;Tamelingetal.,2002)。许多保守的基序已在该区域被鉴定，如P-loop（WalkerA），WalkerB是P-loopNTP酶两个保守的模体(Tamelingetal.,2006)，其突变往往会导致R蛋白功能失活(Lolleetal.,2017)。其他保守的模体包括：RNBS-A、RNBS-D和MHD，这类结构域的突变可导致蛋白不依赖效应因子的构象变化，从而导致NLR蛋白功能自激活或丧失(Lolleetal.,2017;MestreandBaulcombe,2006)。LRR结构域相对多样，主要参与识别入侵的效应因子(Shenetal.,2003)。通常在没有相关效应因子时，分子内的相互作用可以使R蛋白保持自抑制状态；在效应因子存在时，相关R蛋白自抑制或相关抑制子作用解除以暴露其氨基端结构域（CC?
本文编号：3348635
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
植物体抗病反应的Z字模型
第一章文献综述5报道的是OsMAPK12，其受到稻瘟病菌和机械损伤的诱导，能够与转录因子OsWRKY33和OsEREBP1互作，进而激活病程相关基因表达(Cheongetal.,2003;Heetal.,1999)。OsMAPK3可能正调控水稻对食草动物的抗性反应，干涉OsMAPK3的表达，降低了植物体内胰蛋白酶抑制剂的含量，从而降低了对食草动物的抗性，但其对稻飞虱没有抗性反应(Wangetal.,2013)。MAPK下游信号传递途径是食草动物诱导抗性反应传递的主要途径。植物能够感知食草动物唾液中的脂质-氨基酸共合物，活化下游MAPK蛋白激酶，进而诱导相关激素介导的抗性反应活化(Jianqiang,2007)。下图总结了模式植物拟南芥和水稻中PTI抗性反应研究情况（图1-2）。可以看出，水稻和拟南芥胞内免疫信号传递较为保守，而对于病菌的识别机制变异较大。但最终殊途同归，都是通过级联信号传递，激活病程相关基因表达，达到抗病的目的。图1-2水稻和拟南芥中PRRs激活的抗性反应Fig.1-2EarlybranchingofPRRs-triggeredimmunitysignaling(CoutoandZipfel,2016)1.1.2特异性免疫反应细菌和真菌分别通过T3SS分泌系统和吸附器分泌到宿主植物细胞内的蛋白
第一章文献综述7图1-3NBS-LRR蛋白的线性结构图Fig.1-3LineararchitectureofNB-LRRproteins(VanOoijenetal.,2008)1.1.2.1NLR不同结构域的功能研究NLRs作为免疫反应的分子开关，其蛋白结构的透彻研究助力于功能的解析。对TLRs蛋白而言，氨基端TIR结构域并不参与效应因子的识别，然而该结构域直接参与TLRs蛋白同源或者异源二聚体或多聚体的形成，同时也参与了蛋白内构象的重塑和下游免疫信号的传递(Bernouxetal.,2011;Tranetal.,2017)。一般来说，除以上功能外，CLRs的CC结构域能够协同下游相关蛋白传递抗病信号(LukasikandTakken,2009;Swiderskietal.,2009)。大量的研究表明：CC结构域通常与WRKY转录因子结合来传导防御信号，激活的WRKY转录因子能够成功激活级联防御反应而导致被入侵细胞的程序性死亡(Chengetal.,2015;Huetal.,2017;Inoueetal.,2013)。在某些情况下，NB结构域可单独触发过敏反应，如马铃薯中的Rx(Rairdanetal.,2008)，而NB-ARC（NBS）模块主要通过参与ADP和ATP之间的核苷酸结合和交换，以介导蛋白质的构象变化(Takkenetal.,2006;Tamelingetal.,2002)。许多保守的基序已在该区域被鉴定，如P-loop（WalkerA），WalkerB是P-loopNTP酶两个保守的模体(Tamelingetal.,2006)，其突变往往会导致R蛋白功能失活(Lolleetal.,2017)。其他保守的模体包括：RNBS-A、RNBS-D和MHD，这类结构域的突变可导致蛋白不依赖效应因子的构象变化，从而导致NLR蛋白功能自激活或丧失(Lolleetal.,2017;MestreandBaulcombe,2006)。LRR结构域相对多样，主要参与识别入侵的效应因子(Shenetal.,2003)。通常在没有相关效应因子时，分子内的相互作用可以使R蛋白保持自抑制状态；在效应因子存在时，相关R蛋白自抑制或相关抑制子作用解除以暴露其氨基端结构域（CC?
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