泛素化酶调控云南疣粒野生稻抗白叶枯病机理初探

【作者】 付坚； 吴金虎； 王玲仙； 陈越； 钟巧芳； 王波； 殷富有； 陈玲； 张敦宇； 柯学； 肖素勤； 程在全；

【机构】 云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所； 云南大学生命科学学院；

【摘要】 【研究背景】云南疣粒野生稻(OryzameyerianaBaill)高抗甚至免疫白叶枯病,前期研究表明其抗病性不是生理结构造成的而是抗性基因调控的,但抗性机理仍不清楚。泛素化调控植物体内的蛋白质降解,其功能涉及到生长发育、生物和非生物胁迫等。近年来科学家发现多个泛素化关键酶(E1,E2,E3)参与抗病反应。水稻泛素化关键酶抗白叶枯病的报道较少,至今尚未见泛素化关键酶抵御白叶枯病的相关研究报道。【材料与方法】本研究用RNA-Sqe构建了受白叶枯病菌胁迫的转录组数据库,并进行了注释和筛选;【结果与分析】从转录组数据库中筛选出6个泛素激活酶(E1)基因、20个泛素结合酶(E2)基因和270个泛素连接酶(E3)基因。实时荧光定量PCR检测发现6个E1基因中的2个受白叶枯病菌胁迫2小时表达量提高3-6倍,1个E1基因在胁迫24小时表达量达到最高峰。所筛选到的20个E2基因与水稻E2基因的同源性仅为46%,蛋白质结构分析显示这些E2基因都具有泛素结合酶保守结构域UBC。从转录组中筛选到的270个E3基因主要分属三个亚类,分别为HECT,RING-H2和XB3。有研究表明这三种类型的多个基因为水稻抗病基因,例如水稻xb3基因调控水稻抗白叶枯病。从270个E3中挑出了40个基因进行表达谱分析,结果表明,17个E3基因在受白叶枯病胁迫的早期(1-8h)表达,1个水稻ubr4基因的同源基因诱导48至72小时后表达量上升;4个水稻xb3基因的同源基因具有数量不等的多个Ankyrin重复结构域,与水稻基因的同源性为90-32%不等,预示着疣粒野生稻的XB3可与多种蛋白相结合。【结论】因此本研究表明,多种类型的泛素化关键酶基因参与了云南疣粒野生稻抵御白叶枯病菌的反应,这将为进一步研究疣粒野生稻抗病机理奠定基础。更多还原