水稻TFIIIA型锌指蛋白基因ZFP179的抗白叶枯病功能分析

作     者：徐兴军 

作者单位：南京农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄骥

授予年度：2012年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090401[农学-植物病理学] 090402[农学-农业昆虫与害虫防治] 

主      题：水稻 锌指蛋白 白叶枯病 抗病性 活性氧 

摘      要：水稻是世界重要的粮食作物之一,病虫害的侵染常常会造成其产量和品质的下降。近年来由于生态环境恶化、生产方式转变等影响,水稻病害己变得日益严重。水稻抗病虫害研究及水稻抗病新品种的培育,已成为世界各国水稻专家急待解决的重要课题。水稻主要包括三大病害：稻瘟病、白叶枯病和纹枯病,其中水稻白叶枯病是水稻中最严重的细菌性病害,在全世界各稻区均有发现。植物抗病性是一系列防卫反应基因协同表达的结果,而转录调控是植物防卫反应基因表达调控的主要方式,它可以决定植物对病原物的侵染表现抗病性或感病性以及抗感程度。植物抗病防卫反应的转录调控涉及到转录因子的作用。在众多植物转录因子中,与抗病反应有关的主要有以下类型：bZIP型中的TGA家族、ERF型转录因子、锌指蛋白中的WRKY家族、homeodomain蛋白、HSF蛋白以及MYB蛋白。本实验室前期从水稻中克隆了一个与非生物逆境胁迫相关的TFIIIA型锌指蛋白基因ZFP179,本研究在已有研究基础上,进一步研究了ZFP179在提高水稻白叶枯病抗性过程中的作用。主要研究结果如下：1、本文采用剪叶接种法于水稻植株孕穗期在田间用白叶枯病菌接种了T2、T3、T4代ZFP179、ZFP182、ZFP252、ZFP245等转基因水稻植株,经性状调查和数据结果分析发现,ZFP179转基因水稻植株显著提高了水稻对白叶枯病的抗性,且抗性能较稳定遗传。该研究是水稻TFIIIA型锌指蛋白能够提高抗病性的首次报道。2、采用real-time RT-PCR方法检测了水稻锌指蛋白基因ZFP179在水稻幼苗中的表达情况,结果表明ZFP179不同程度地受到SA、MeJA、ABA、H2O2等抗病反应过程中信号分子的诱导,同时它也受到白叶枯病菌的诱导,表明ZFP179可能作为一个转录因子调控了抗病相关基因的表达,从而调控了水稻对白叶枯病的抗性。3、本文比较分析了接种白叶枯病菌6h、24 h、48 h、72h后,ZFP179转基因水稻和对照幼苗中H2O2含量以及过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性,结果表明,ZFP179过量表达转基因植株中H2O2在24-48 h内迅速累积,三种抗氧化酶的活性也随之显著增加;而未转基因对照植株中H202的累积明显少于过量表达转基因植株,三种酶的活性增加幅度也明显低于转基因植株,表明ZFP179可能通过调控活性氧信号分子的水平,诱导植物抗病反应;同时通过提高活性氧清除酶类的活性维持活性氧的平衡。