microRNAs和RPW8.1调控水稻稻瘟病抗性

发布时间：2017-07-14 19:24

  本文关键词：microRNAs和RPW8.1调控水稻稻瘟病抗性

  更多相关文章： 水稻 稻瘟病抗性 RPW8.1 miRNAs PTI

【摘要】：稻瘟病菌对全世界的水稻生产构成威胁,严重影响世界粮食安全,有关水稻与稻瘟病菌的互作机理是本领域研究热点之一。miRNAs作为一种重要的调节因子,调节着植物生长发育、抗逆抗病等。之前,我们实验室通过对感病材料LTH和抗病材料IRBLkm-Ts接种稻瘟病菌,用高通量测序检测了侵染前后miRNAs的积累量。本实验对其中三个miRNAs构建过表达株系,并检测其对稻瘟病菌的抗性及其参与的抗性通路。主要取得了以下结果：接种稻瘟病菌后,miR169a的积累在感病材料LTH和抗病材料IRBLkm-Ts中均有明显升高。对miR169a过表达植株进行滴菌和喷菌检测,表现出对稻瘟病菌抗性减弱,用qRT-PCR方法检测到OsRP10的转录水平明显低于野生型上的转录水平。用flg22和chitin处理miR169a过表达植株发现,基础抗性标记基因OsKS4转录水平没有被诱导起来,而OsNAC4的转录水平直到8hr时才达到较高的水平,因此推测miR169a对水稻早期的抗病并没有太大影响。综上所述,miR169a负调水稻稻瘟病抗性,但对水稻早期抗性没有显著抑制作用。MiR827a在LTH接菌48hr后,积累量达到0hr和12hr的10倍左右,而在抗病材料IRBLkm-Ts接菌12hr后,积累量与不接菌的对照相比,升高了3倍多。对miR827a过表达植株接菌后发现,过表达植株较野生型表现出抗性增强,OsPR10基因在接菌48hr后,转录水平显著高于野生型。用flg22和chitin处理miR827a过表达植株后发现,在受到flg22处理后,基础抗性标记基因OsNAC4和OsKS4的转录水平显著高于对照材料TP309上的转录水平；在受到chitin诱导8hr后,基础抗性标记基因OsNAC4的转录水平显著高于对照材料TP309上的转录水平。上述结果提示miR827a通过正调PTI(早期)抗性和后期抗性来增强水稻对稻瘟病菌的抗性。MiR167d在LTH中的诱导表达量要高于IRBLkm-Ts。对miR167d过表达株系进行接菌鉴定,发现miR167d过表达植株较野生型更加感稻瘟病菌,同时OsPR10诱导转录水平明显低于野生型中的转录水平。用flg22和chitin处理miR167d过表达植株后,检测到OsKS4的转录水平与野生型中相比没有明显差异,但OsNAC4的转录水平则明显高于野生型中的转录水平。因此我们推测miR167d负调控了水稻对稻瘟病菌的抗性,但miR167d对水稻的PTI反应有部分的促进作用。AtRPW8.1是拟南芥中的一个广谱抗性蛋白。我们检测了AtRPW8.1异源表达的转基因水稻中RPW8.1对水稻稻瘟病抗性的影响。通过对T3代RPW8.1转基因植株进行接菌鉴定,发现接菌后RPW8.1的转录水平和蛋白积累量都明显提高,证明外源蛋白RPW8.1在水稻中可以受稻瘟病菌诱导表达。抗病性鉴定发现转基因水稻对稻瘟病菌表现明显抗性,抗性标记基因OsPBZ1和OsPR10基因的转录也显著高于对照材料中的转录水平,说明RPW8.1可以正调水稻稻瘟病抗性。进一步用flg22和chitin处理RPW8.1转基因植株后,检测到RPW8.1的转录水平和蛋白积累量明显升高,同时基础抗性标记基因OsNAC4的转录水平也明显高于野生型中的转录水平。综上所述,我们推断RPW8.1可以在水稻中异源诱导表达,增强水稻对稻瘟病菌的抗性。
【关键词】：水稻 稻瘟病抗性 RPW8.1 miRNAs PTI
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S435.111.41
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 1 文献综述10-19
• 1.1 植物免疫反应10-12
• 1.1.1 植物天然免疫反应10-11
• 1.1.2 植物系统获得性抗性11-12
• 1.2 水稻与稻瘟病菌的互作12-15
• 1.2.1 稻瘟病的危害及其对水稻的侵染12-13
• 1.2.2 水稻与稻瘟病互作的分子机理13-15
• 1.3 MicroRNAs(miRNAs)的功能及其与植物免疫反应的相关性15-17
• 1.3.1 MiRNAs的合成及其功能15-16
• 1.3.2 MiRNAs对植物免疫反应的调节16
• 1.3.3 MiRNAs调控水稻稻瘟病抗性16-17
• 1.4 广谱抗病蛋白RPW8.1的研究进展17-18
• 1.5 本论文选题的目的与意义18-19
• 2 材料与方法19-29
• 2.1 实验材料19-21
• 2.1.1 水稻转基因材料19
• 2.1.2 实验所用稻瘟病菌菌株19
• 2.1.3 遗传转化所用的载体与菌株19
• 2.1.4 本实验所用试剂19-20
• 2.1.5 实验所用抗生素20
• 2.1.6 实验所用培养基20
• 2.1.7 实验所用仪器设备20-21
• 2.2 实验方法21-29
• 2.2.1 水稻遗传转化21-23
• 2.2.2 对遗传转化产生的水稻植株进行阳性鉴定23-27
• 2.2.3 对水稻转基因株系抗性鉴定27-29
• 3 结果与分析29-51
• 3.1 MiRNAs过表达载体的水稻遗传转化29-30
• 3.2 MiR169a调控水稻稻瘟病抗性分析30-36
• 3.2.1 MiR169a转基因株系中miR169a的积累量分析30
• 3.2.2 MiR169a过表达植株中miR169a靶基因的转录水平分析30-32
• 3.2.3 MiR169a过表达株系抗病表型的分析32-33
• 3.2.4 MiR169a过表达株系喷菌后抗病表型的分析33-34
• 3.2.5 MiR169a对水稻抗性基因的调控34-35
• 3.2.6 MiR169a对水稻PTI的调控35-36
• 3.3 MiR827a调控水稻稻瘟病抗性的分析36-40
• 3.3.1 MiR827a转基因株系中miR827a积累量的分析36
• 3.3.2 MiR827a过表达株系中miR827a靶基因的转录水平分析36-37
• 3.3.3 MiR827a过表达植株对稻瘟病抗病表型的鉴定37-38
• 3.3.4 MiR827a对水稻中抗性基因的调控38-39
• 3.3.5 MiR827a对PTI抗性的调控39-40
• 3.4 MiR167d对水稻稻瘟病抗性的调控分析40-45
• 3.4.1 MiR167d转基因株系中miR167d的积累量分析40-41
• 3.4.2 MiR167d过表达植株中miR167d靶基因的表达量分析41-42
• 3.4.3 MiR167d过表达植株的稻瘟病抗病表型的鉴定与分析42-43
• 3.4.4 MiR167d对水稻中免疫相关基因的调控43-44
• 3.4.5 MiR167d对PTI抗性的调控44-45
• 3.5 RPW8.1对水稻稻瘟病抗性抗性的调控分析45-51
• 3.5.1 RPW8.1抗病株系的鉴定45-46
• 3.5.2 RPW8.1表达量与水稻稻瘟病抗性增强的相关性分析46-47
• 3.5.3 RPW8.1对水稻稻瘟病抗性基因的调控47-48
• 3.5.4 RPW8.1对PTI抗性的响应分析48-49
• 3.5.5 RPW8.1对水稻PTI抗性调控分析49-51
• 4 讨论51-54
• 4.1 MiRNAs对水稻抗性的调节51-52
• 4.2 RPW8.1对水稻抗性的调节52-54
• 参考文献54-66
• 致谢66-68
• 附录68-69

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