摘要
茉莉酸(Jasmonicacid,JA)是影响植物生命活动微量而高效的有机信号分子，调节着植物生长发育进程及胁迫响应能力。小至细胞周期、毛状体形成，大到衰老响应、病原防御，均可找到茉莉酸的身影。茉莉酸抑制因子(JasmonateZIM-domain,JAZ)是茉莉酸信号转导的关键，与冠毒素不敏感蛋白(Coronatineinsensitiveprotein1,COI1)形成受体复合物后可解除对碱性螺旋环螺旋转录因子(Basichelix-loop-helixtranscriptionalfactor,MYC2)的抑制，并由此启动下游靶基因的转录。 水稻是世界上重要的粮食作物之一，细菌性病害严重威胁着水稻产量。鉴定并筛选具有抗病能力的水稻功能基因，解析水稻激素信号路径，在粮食作物的生产中具有良好的研究意义与应用前景。JAZ家族在模式植物拟南芥中的功能已被广泛报道，但水稻JAZ家族鲜有人研究。为了系统地揭示水稻JAZ家族基因的功能，本研究对13个水稻JAZ蛋白(OryzasativaJAZ,OsJAZ)和12个拟南芥JAZ蛋白(ArabidopsisthalianaJAZ,AtJAZ)进行了同源分析;为了深入解析OsJAZ和AtJAZ对植物生长进程和细菌抗性的影响，本研究生成了13种OsJAZ超量表达的拟南芥转基因植株(ArabidopsisplantsoverexpressingOsJAZgene,OsJAZOE),并与已获得的12种AtJAZ过表达的拟南芥植株(ArabidopsisplantsoverexpressingAtJAZgene,AtJAZOE)进行进一步探究;本研究通过对OsJAZOE植株和AtJAZOE植株开花期、JA耐受性、病原菌抗性等表型的比较，筛选出具有显著细菌抗性的株系OsJAZ11OE;此外，本研究进一步生成了超量表达OsJAZ11的水稻转基因植株(RiceplantsoverexpressingOsJAZ11gene,OsJAZ11OV),并分析了其对稻黄单胞菌稻生致病变种(Xanthomonasoryzaepv.oryzicola,Xoc)模式小种RS105的抗性，发现OsJAZ11可作为培育水稻抗性品种的优质候选基因。主要结果如下: (1)水稻和拟南芥中的JAZ蛋白具有极高的同源性。本研究通过构建13种OsJAZ蛋白和12种AtJAZ蛋白的进化树并对蛋白的基序进行分析，结果显示水稻与拟南芥的JAZ蛋白结构相似，在进化树中紧密聚集。此外，在进化树中聚集较紧密的JAZ蛋白，在植物中具有类似的功能，例如和AtJAZ10和OsJAZ5,AtJAZ3和AtJAZ4,AtJAZ5和AtJAZ6。 (2)与AtJAZOE植株类似，大部分OsJAZOE植株开花期改变。其中，OsJAZ3、-4、-5、-8、-9、-10和-11OE植株具有显著的早花表型，OsJAZ1、OsJAZ4-2和OsJAZ12OE表现出延迟开花。转录水平分析显示，JAZ通过影响开花位点基因(FloweringlocusT,FT)的表达来调节拟南芥开花天数，早花表型植株中FT的表达量显著高于野生型。酵母双杂交分析(Yeasttwo-hybridsystem,Y2H)表明，与DELLA蛋白存在互作的JAZ蛋白，其对应的转基因植株开花期提前。 (3)OsJAZ11对茉莉酸的耐受性最高。研究发现JAZOE植株与野生型植株的根长存在显著差异。当拟南芥生长在含50μM茉莉酸甲酯(Methyljasmonate,MeJA)的培养基上时，OsJAZ11OE植株的根长显著长于其它植株。幼苗根尖绿色荧光蛋白(Greenfluorescentprotein,GFP)的荧光检测结果显示，外源施加1μMMeJA后，OsJAZ11OE植株体内融合蛋白的荧光亮度最高，与茉莉酸耐受性表型相符。 (4)25种JAZOE植株中只有OsJAZ11OE的细菌抗性较野生型上升。与其他JAZOE植株及野生型相比，OsJAZ11OE体内水杨酸响应基因PR1在接菌后显著上调,茉莉酸响应基因PDF1.2被持续抑制。 (5)OsJAZ间存在多种同源及异源的相互作用关系。Y2H分析显示部分OsJAZ可形成同源二聚体或异源二聚体，双分子荧光互补实验进一步验证了OsJAZ6、OsJAZ7均可与OsJAZ11在植物细胞核内发生相互作用。 (6)OsJAZ11OV水稻转基因植株对条斑病菌抗性显著高于野生型。将筛选出的强茉莉酸抑制因子OsJAZ11超量表达在水稻植株中后，转基因植株的细菌抗性显著高于野生型。表明了本研究的可靠性，与OsJAZ11作为遗传育种关键基因的潜力。 本研究旨在从遗传学的角度探究不同JAZ蛋白功能的共性与特性，在拟南芥中快速、高效、低成本地筛选出具有经济价值的基因OsJAZ11,然后在水稻中进行验证。本研究的结果为进一步分析水稻JAZ家族蛋白的功能提供了思路。
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