白叶枯病是影响水稻生产的第一大细菌病害,1995年克隆的白叶枯病抗性基因Xa21具有广谱抗性,编码受体激酶,16年来共鉴定了 XB3、XB10、XB15、XB24和Bip3等5个Xa21抗病途相关元件,但这些元件对抗性的影响较小,且大都表现负调控作用,可以说还不是关键元件。从其它受体激酶的信号传导途径分析,人们提出假说认为水稻MAPK在Xa21介导的抗病途径中发挥重要作用,但并没有实验证据。项目组发现了可被XA21磷酸化的MAPK蛋白质,以及在抗性反应中表达变化的MAPK蛋白质成员,建立了MAPK级联反应与Xa21介导的抗病途径的关联,为深入研究MAPK的功能打开了一个工作面,为此,项目组拟利用系统的生化和遗传手段对候选MAPK的功能以及它们之间可能的级联关系进行研究,预期成果对水稻白叶枯病抗性机理、激酶受体的信号传导途径等方面都有重要的理论意义和应用价值。
Rice;Bacterial blight;MAPK gene;Xa21;Antibody-based proteomics
水稻是世界上最重要的粮食作物之一,白叶枯病是危害水稻最为严重的细菌性病害,Xa21是最早克隆的水稻白叶枯病抗性基因,编码类受体激酶,了解Xa21介导的水稻抗病过程中的关键元件具有重要的理论意义和应用价值。在本研究中,我们采用基于抗体的蛋白质学策略,鉴定到多个在抗病过程中发生表达变化的蛋白质,包括病程相关蛋白质、转录因子等。为了具体了解MAPK基因在抗病过程中的作用,我们构建了8个MAPK基因(1个MEKK,4个MEK和3个MAPK)的超表达及RNAi质粒,通过农杆菌介导的转化技术获得了具有Xa21背景的再生水稻植株,通过多代的遗传分析,现都已获得了稳定的转化株系,接种白叶枯病菌后,发现多个转化株系表现叶片病斑变长,暗示其所涉及的MAPK表达量的改变对Xa21决定的抗性有影响。通过对转基因植株的表型分析,也发现了具有明显表型变化的转基因材料,说明这些MAPK在水稻植株的发育过程中也发挥作用。体外克隆表达了这些MAPK蛋白质,开展了蛋白质-蛋白质相互作用分析及磷酸化分析,克隆表达了WRKY转录因子,开展了与DNA元件的结合分析,此外,本研究过程中,利用构建的水稻抗体资源库和表达数据库,鉴定到组成型表达蛋白质,可用作免疫印迹分析的参考蛋白质,制备了白叶枯病菌总蛋白质的抗体,可以替代传统方法检测水稻叶片中的白叶枯病菌侵染情况。在过去4年中,共发表标注基金号的论文13篇(4篇SCI,8篇一级学报,1篇核心期刊),多次在国内学术会议上做大会报告。关于MAPK功能的工作还需补充生化的数据,接种的数据也需要重复核实,相关工作会陆续发表。