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osmapk6 phosphorylates a zinc finger protein OsLIC to promote downstream OsWRKY30 for rice resistance to bacterial blight and leaf streak

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Journal of Integrative Plant Biology 2022年第5期64卷 1116-1130页

作者： Lihan Wang Jie Chen Yuqin Zhao Shiping Wang Meng Yuan National Key Laboratory of Crop Genetic Improvement National Center of Plant Gene Research(Wuhan)Hubei Hongshan LaboratoryHuazhong Agricultural UniversityWuhan 430070China

Rice OsLIC encoding a CCCH zinc finger transcription factor plays an important role in immunity.However,the immune signaling pathways that OsLIC-involved and the underlying mechanisms that OsLIC-conferred resistance against pathogens are largely unclear.Here,we show that OsLIC,as a substrate for Os MAPK6,negatively regulates resistance to Xanthomonas oryzae pv.oryzae(Xoo)and X.oryzae pv.oryzicola(Xoc)by directly suppressing OsWRKY30 transcription.Biochemical assays showed that OsLIC bound to OsWRKY30 promoter and suppressed its transcription.Genetic assays confirmed that the osilc knockout mutants and OsWRKY30-overexpressing plants exhibited enhanced resistance to Xoo and Xoc,knocking out OsWRKY30 in the oslic mutants attenuated the resistance against bacterial pathogens.Os MAPK6 physically interacted with and phosphorylated OsLIC leading to decreased OsLIC DNA-binding activity,therefore,overexpression of OsLIC partially suppressed Os MAPK6-mediated rice resistance.In addition,both Os MAPK6-phosphorylated activation of OsLIC and phosphorylation-mimic OsLIC_(5D) had reduced DNA-binding activity towards OsWRKY30 promoter,thereby promoting OsWRKY30 transcription.Collectively,these results reveal that Os MAPK6-mediated phosphorylation of OsLIC positively regulates rice resistance to Xoo and Xoc by modulating OsWRKY30 transcription,suggesting that Os MAPK6-OsLIC-OsWRKY30 module is an immune signaling pathway in response to the bacterial pathogens.

关键词： OsLIC osmapk6 OsWRKY30 rice Xanthomonas oryzae

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A gain-of-function mutation of osmapk6 leads to long grain in rice

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The Crop Journal 2021年第6期9卷 1481-1485页

作者： Lina Xiong Lubin Tan Ran Xu Zuofeng Zhu Xianyou Sun Hongying Sun Chuanqing Sun State Key Laboratory of Plant Physiology and Biochemistry China Agricultural UniversityBeijing 100193China National Center for Evaluation of Agricultural Wild Plants(Rice) Beijing Key Laboratory of Crop Genetic ImprovementLaboratory of Crop Heterosis and UtilizationMinistry of EducationDepartment of Plant Genetics and BreedingChina Agricultural UniversityBeijing 100193China

Grain size is one of the most important agronomic traits controlling grain yield. Development of novel germplasm with large grains would be beneficial for crop improvement. We report the genetic identification and functional analysis of the LONG GRAIN 6(LOG6) gene, which is identical to MITOGENACTIVATED PROTEIN KINASE 6(osmapk6), affecting grain length of rice. Map-based cloning revealed that the long-grain phenotype of log6-D results from a glutamine(E) to lysine(K) mutation in the conserved TEY motif of osmapk6. In near-isogenic lines(NILs), the log6-D allele increased grain length and grain yield of Guichao 2(GC2), Teqing(TQ), and 93–11. Sequence analysis revealed 10 osmapk6 haplotypes,with xian(indica) and geng(japonica) harboring different haplotypes. Our findings shed light on the function of MAPKs and offer a novel dominant allele for improving the grain yield of rice.

关键词： Rice Grain length osmapk6 MAPK TEY motif

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OsABA2调控水稻种子耐储藏性的功能研究

OsABA2调控水稻种子耐储藏性的功能研究

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作者：蒋鹏飞四川农业大学

学位级别：硕士

种子在储藏过程中活力逐渐丧失,每年稻谷在储藏过程中所造成的损失约占稻谷总储藏量的3%左右。脱落酸(abscisic acid,ABA)在植物种子休眠、萌发和逆境响应过程中发挥重要作用,拟南芥ABA合成和信号途径相关基因参与种子的耐储藏性调控。O... 详细信息

种子在储藏过程中活力逐渐丧失,每年稻谷在储藏过程中所造成的损失约占稻谷总储藏量的3%左右。脱落酸(abscisic acid,ABA)在植物种子休眠、萌发和逆境响应过程中发挥重要作用,拟南芥ABA合成和信号途径相关基因参与种子的耐储藏性调控。OsABA2是ABA合成途径关键基因,可能受osmapk6磷酸化调控,本论文以OsABA2、osmapk6突变体和构建的转基因株系为材料,开展水稻种子耐储藏性研究,旨在了解OsABA2在水稻种子耐储藏性中的功能。获得如下结果:1.水稻中过表达OsABA2基因,在不影响单株产量的前提下可以提高种子耐储藏性。宜香1B中过表达OsABA2,株高显著降低,种子粒长变长,粒宽变宽,千粒重显著提高,结实率、有效分蘖数和穗长无显著变化,最终导致产量并无显著变化。种子加速老化处理20天后,野生型的发芽率为53%,两个OsABA2-OE株系发芽率分别为92%和80%。2,3,5氯化三苯基四氮唑(2,3,5-Triphenyltetrazolium chloride,TTC)染色也进一步证实OsABA2-OE株系种子的耐储藏性强于野生型。2.OsABA2通过增强水稻种子胚部活性氧的清除能力从而提高种子的耐储藏性。加速老化过程中OsABA2-OE株系种子储藏物质变化幅度较小。丙二醛(malondiadehyde,MDA)含量、种子浸出液电导率测定结果显示OsABA2-OE株系种子膜损伤程度弱于野生型。二氨基联苯胺(diamino benzidine,DAB)组织染色和HO定量结果显示OsABA2-OE株系种子胚部积累了较少的HO。总抗氧化物含量测定显示OsABA2-OE株系种子中总抗氧化物含量显著高于野生型。OsABA2-OE株系种子在HO溶液处理后,种子的发芽率显著高于野生型。OsABA2-OE株系种子在加速老化处理后可溶性糖、总淀粉含量变化幅度较小,种子更耐储藏。3.OsABA2可能通过影响谷胱甘肽代谢途径、苯丙烷类合成途径和MAPK信号途径相关基因的表达来增强种子的耐储藏性。RNA-Seq数据分析发现,在加速老化处理过程中共有80个差异表达基因在OsABA2-KO株系中下调表达,而在OsABA2-OE株系中上调表达。对差异表达基因进行GO分析与KEGG Pathway分析,差异表达基因主要富集在谷胱甘肽代谢途径、苯丙烷类合成途径和MAPK信号途径。4.osmapk6可能在OsABA2上游调控水稻种子的耐储藏性。加速老化处理后,突变体aba2和双突变体mapk6:aba2发芽率显著低于野生型和突变体mapk6。双过表达osmapk6、OsABA2不会进一步提高种子的耐储藏性。5.冈46B中过表达OsABA2基因,在不影响单株产量的前提下可以提高种子耐储藏性。过表达株系粒长、粒宽、穗长、有效穗数、结实率、千粒重、单株产量与野生型相比没有显著性差异。加速老化处理后,G46B的发芽率为21%,而过表达株系种子的发芽率为35%。稻米储藏物质测定结果显示加速老化处理对过表达株系种子中储藏物质的影响较小。

关键词：水稻脱落酸种子耐储藏性活性氧育种利用 OsABA2 osmapk6

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一个水稻粒型相关基因的克隆与功能研究

一个水稻粒型相关基因的克隆与功能研究

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作者：王涛四川农业大学

学位级别：硕士

水稻单株产量主要由有效穗数,每穗有效粒数和和籽粒重量三个因素共同决定,而由灌浆程度和粒型所控制的籽粒重量又在三者之中举足轻重。粒型由粒长、粒宽、长宽比和粒厚一同决定,不仅对产量贡献巨大,还是一个重要的品质特性。前期研究中... 详细信息

水稻单株产量主要由有效穗数,每穗有效粒数和和籽粒重量三个因素共同决定,而由灌浆程度和粒型所控制的籽粒重量又在三者之中举足轻重。粒型由粒长、粒宽、长宽比和粒厚一同决定,不仅对产量贡献巨大,还是一个重要的品质特性。前期研究中,我们从EMS诱变的突变体库中获得了一份长粒突变体材料,经多代观察能稳定遗传,将其命名为gl5。本研究对拟对该材料进行系统的表型和细胞学观察,利用Mut Map分析,我们找到了控制该性状的候选基因,并利用遗传学方法证实该基因功能。同时,我们尝试通过生化方法探讨该基因控制粒型的可能途径。主要结果如下:1、突变体gl5粒长较野生型明显变长,增长12%;千粒重显著增加,提高38%;由于粒宽变化不明显,籽粒长宽比亦显著增加。2、gl5颖壳表面细胞大小较野生型未发生明显变化,突变体籽粒变长的主要原因是颖壳表面细胞数目的增加。3、外源激素响应分析发现,外施BR活性物质Ho Mo-BL时,随着浓度的增加突变体叶夹角变化幅度较野生型更大,突变体根发生明显卷曲而野生型未发生明显变化。对突变体gl5和野生型9311内BR信号通路相关基因进行转录水平的分析,突变体中6个BR信号通路相关基因表达均呈现上调,这说明GL5可能通过调控BR信号通路来调节籽粒发育。4、经Mutmap分析发现第5染色体短臂端与突变基因明显连锁,该连锁区域内一个C-T变化的SNP可能为候选位点,该位点的变化导致候选基因（LOC＿Os05g02500）发生氨基酸序列改变（Glu-Arg）。我们利用该SNP信息进行连锁分析,初步表明该基因为目标基因。5、以UBI为启动子,构建GL5过量表达载体。过表达实验结果显示:过表达阳性植株籽粒粒长出现比突变体变短的表型;细胞学研究结果显示,过表达阳性植株颖壳表皮细胞数目明显少于对照,表明GL5可能负调控颖壳细胞增殖。6、GUS染色及q-PCR结果显示,GL5基因在根、茎、叶和穗中均有表达,在穗中表达量最高,且幼穗中的表达量明显高于成熟穗,在颖壳中有较高表达,与GL5参与到了颖壳的发育过程相符;亚细胞定位结果显示GL5定位于细胞质中。7、GL5基因编码一个属于蛋白酪氨酸磷酸酶家族的蛋白（PTP）,PTPs参与MAPK级联途径并起负调控作用。利用酵母双杂交和荧光双分子互补技术,我们发现GL5蛋白与osmapk6蛋白可以发生直接互作。暗示GL5可能与MAPK级联协同调控粒型变化。

关键词：水稻粒型 BR GL5 osmapk6 蛋白互作

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