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OsAOS2基因在水稻抗稻瘟病菌和白叶枯病菌中的作用

2024-05-29分类号:S435.111

【作者】周永林   庄小倩   王朝露   林巧霞   李正康   许丹洁   陈晓婷
【部门】福建农林大学生命科学学院  生物农药与化学生物学教育部重点实验室  福建省教育厅植物微生物互作重点实验室  
【摘要】【目的】研究OsAOS2在水稻抵抗稻瘟病菌和白叶枯病菌中的作用,为水稻抗病育种工作提供依据。【方法】采用同源重组方法和CRISPR-Cas9系统分别构建OsAOS2的过表达载体和敲除载体,遗传转化获得转基因水稻,筛选得到过表达株系(OsAOS2-OE)和纯合敲除株系(OsAOS2-KO)。将野生型水稻日本晴(NPB)植株接种稻瘟病菌和白叶枯病菌后,通过qRT-PCR检测OsAOS2表达量的变化情况;将OsAOS2转基因水稻和NPB接种稻瘟病菌和白叶枯病菌后,观察植株表型的变化;在稻瘟病菌侵染下,对OsAOS2转基因水稻和NPB进行抗病相关基因的qRT-PCR分析;在几丁质和flg22诱导下,检测水稻活性氧(ROS)积累情况;同时,分析接种稻瘟病菌24 h后OsAOS2-KO和NPB的转录组数据。【结果】qRT-PCR分析表明,NPB接种稻瘟病菌48 h和白叶枯病菌8 d时,OsAOS2表达量显著上调。对OsAOS2转基因水稻和NPB喷雾接种稻瘟病菌7 d后,NPB病斑面积显著大于OsAOS2-OE且小于OsAOS2-KO;剪叶法接种白叶枯病菌14 d后,NPB病斑面积显著小于OsAOS2-KO。对OsAOS2转基因水稻接种稻瘟病菌后,抗病相关基因OsPBZ1、OsPR1a、OsPAL1、OsLOX5在OsAOS2-OE中的表达量显著上调。在几丁质和flg22诱导下,OsAOS2-KO中的ROS的积累量显著低于NPB,但是起峰时间比野生型有所提前。转录组数据分析表明,上调基因和下调基因分别有1605个和1151个。上调差异基因主要富集在金属离子结合和核糖体通路中,下调差异基因主要富集在翻译通路和细胞外区域。韦恩图显示,52个基因在NPB中受稻瘟病菌诱导,但在OsAOS2-KO中受到抑制;11个基因在NPB中受抑制,但在OsAOS2-KO中受诱导。对这63个表达模式相反的差异基因进行GO和KEGG分析发现,参与应激反应和植物激素信号转导通路的基因数最多。【结论】稻瘟病菌和白叶枯病菌可以诱导OsAOS2的表达,OsAOS2通过病原菌分子模式触发的免疫(PTI)途径和茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)介导的抗病反应正调控水稻对稻瘟病菌的抗性,同时,OsAOS2在水稻抵御白叶枯病菌中起重要作用。
【关键词】OsAOS2  茉莉酸  抗病性  稻瘟病  白叶枯病  转录组分析
【基金】福建省自然科学基金面上项目(2022J01140);; 福建省科技重大专项(2022NZ03004);; 福建农林大学科技创新专项(KFA17308A、CXZX2020152D)
【所属期刊栏目】福建农林大学学报(自然科学版)
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