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[優(yōu)秀文章推薦]Plant Cell 揭示水稻抗蟲(chóng)機(jī)制研究新進(jìn)展 已有1人參與
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褐飛虱是水稻生產(chǎn)中的首要害蟲(chóng)。我國(guó)水稻每年發(fā)生褐飛虱的面積均在2億畝次以上。挖掘和應(yīng)用水稻抗褐飛虱基因、提高水稻品種抗蟲(chóng)性是防治褐飛虱的根本措施。國(guó)際上開(kāi)展水稻抗褐飛虱基因研究已有40多年，定位了20個(gè)抗褐飛虱遺傳位點(diǎn)，但均未得到克隆，水稻對(duì)褐飛虱的抗性機(jī)制也并不清楚。 本研究選擇抗褐飛虱基因Bph14為主攻目標(biāo)，緊緊把握抗蟲(chóng)鑒定準(zhǔn)確性這一關(guān)鍵點(diǎn)，通過(guò)構(gòu)建單基因分離群體進(jìn)行多輪精細(xì)定位、構(gòu)建抗蟲(chóng)水稻基因組文庫(kù)進(jìn)行物理圖分析，將Bph14定位于34kb的基因組區(qū)段。通過(guò)候選基因轉(zhuǎn)化感蟲(chóng)水稻以及RNAi轉(zhuǎn)化抗蟲(chóng)水稻、抗性鑒定和功能分析，成功分離了抗褐飛虱基因Bph14。Bph14編碼一個(gè)獨(dú)特的具螺旋-螺旋（CC）、核結(jié)合位點(diǎn)（NB）和亮氨酸富集重復(fù)（LRR）基序的蛋白質(zhì)，揭示了天然免疫在水稻抗褐飛虱中的重要作用。Bph14在水稻維管束周?chē)谋”诩?xì)胞中表達(dá)，并受褐飛虱取食誘導(dǎo)上調(diào)。Bph14基因激活水楊酸依賴的防御信號(hào)途徑，誘導(dǎo)篩管和維管束細(xì)胞間胼胝質(zhì)的沉積，從而抑制褐飛虱的取食、生長(zhǎng)和存活率，產(chǎn)生顯著的抗蟲(chóng)效應(yīng)。Bph14是應(yīng)用圖位克隆法分離的第一個(gè)水稻抗蟲(chóng)基因，對(duì)于解明植物抗蟲(chóng)機(jī)理、培育抗褐飛虱水稻新品種具有重要意義。褐飛虱抗性蛋白BPH14的卷曲螺旋（CC）和核苷酸結(jié)合位點(diǎn)（NB）結(jié)構(gòu)域可與WRKY轉(zhuǎn)錄因子相互作用以激活防御信號(hào)，從而抵抗褐飛虱的取食。 BPH14是水稻圖位克隆分離的第一個(gè)褐飛虱抗性基因，其編碼一種卷曲螺旋、核苷酸結(jié)合位點(diǎn)、富含亮氨酸重復(fù)（CC-NB-LRR）的蛋白質(zhì)。最近已鑒定幾個(gè)編碼相似蛋白結(jié)構(gòu)的褐飛虱和蚜蟲(chóng)抗性基因。本研究分析了BPH14蛋白結(jié)構(gòu)域的功能以鑒定BPH14介導(dǎo)的抗褐飛虱的分子機(jī)制。單獨(dú)或組合的CC和NB結(jié)構(gòu)域（CC-NB [CN]）所產(chǎn)生的褐飛虱抗性水平與全長(zhǎng)（FL）BPH14產(chǎn)生的結(jié)果相似。這兩個(gè)結(jié)構(gòu)域均可激活水楊酸信號(hào)通路及防御基因的表達(dá)。在水稻原生質(zhì)體和煙草葉片中，這些結(jié)構(gòu)域增加了活性氧的含量，而不引發(fā)細(xì)胞死亡。 另外，抗性結(jié)構(gòu)域與FL BPH14蛋白形成同源復(fù)合體，此復(fù)合體可與轉(zhuǎn)錄因子WRKY46、WRKY72相互作用。在水稻原生質(zhì)體中，F(xiàn)L BPH14或其CC、NB和CN結(jié)構(gòu)域的表達(dá)增加了WRKY46、WRKY72的積累，同時(shí)增強(qiáng)了WRKY46與WRKY72依賴的反式激活活性。WRKY46和WRKY72可結(jié)合受體樣細(xì)胞質(zhì)激酶基因RLCK281和胼胝質(zhì)合酶基因LOC_Os01g67364.1的啟動(dòng)子。以上結(jié)果為水稻抗蟲(chóng)機(jī)制研究提供了重要線索。 |
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Jackywen
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2樓2017-11-06 01:03:54
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