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植物类病变(lesion mimic,LM)又称类病斑,指在无明显机械损伤、逆境和外界病原菌侵染的条件下,植物在叶片、叶鞘等部位自发形成类似病原物侵染的坏死斑的现象。这种局部的细胞坏死属于程序化细胞死亡(PCD)。本研究以两个扩展型全生育期的水稻类病变突变体ugp8-1和ugp8-2为材料,通过图位克隆的方法获得控制该类病变性状的基因OsUGP8。在阐明该基因的生物学功能的基础上,进一步探讨OsUGP8调控水稻类病变发生的分子基础。主要研究结果如下：1.ugp8-1和ugp8-2均从苗期开始,叶片上出现褐色坏死小斑点,并随着生育期延长逐渐扩散至整个叶片,造成叶片的提前衰老死亡。与野生型相比,突变体ugp8-2花粉活力显著降低,大部分农艺性状变劣。突变体类病变的发生受光的诱导,且叶片细胞坏死的同时伴随活性氧和胼胝体的积累。突变体的叶绿素、可溶性蛋白含量降低,过氧化物酶(POD)活性显著下降,丙二醛(MDA)含量明显升高。突变体叶细胞中多种细胞器的膜系统降解,中央大液泡不饱满,叶绿体基质片层松散、排列不规则。2.ugp8-1和ugp8-2均受1对隐性核基因控制。利用Dular/ugp8-1和Dular/ugp8-2杂交组合F2群体中1490个隐性单株材料,将目的基因定位在8号染色体短臂的MM1051和MM1122分子标记之间,物理距离约682 kb,包含31个ORFs。经测序验证,发现这两个突变体是编码尿苷二磷酸乙酰葡糖胺焦磷酸化酶基因Os08g0206900 (OsUGP8)的等位突变。在ugp8-1中该基因编码区第312位G转换为A,导致色氨酸(W)变为终止密码子；在ugp8-2中该基因编码区第839位G转换为A,导致甘氨酸(G)变为谷氨酸(E)。转基因互补试验证实OsUGP8点突变导致叶片类病变坏死斑的发生。3.OsUGP8在水稻叶片中的表达量相对高,受甲基紫晶(MV).H202和乙烯合成前体ACC诱导以及乙烯合成抑制剂AVG抑制；OsUGP8蛋白在胞质和核内均有分布。体外分析表明,OsUGP8只催化尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)单向分解为Glc-1-P(葡萄糖-1-磷酸)和UTP(尿苷三磷酸)；OsUGP8点突变的酶活性显著降低；同源蛋白OsUGP4还具有催化UDPG可逆合成的特性。体内分析发现,突变体中尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UGPases)活性下降,造成UDPG大量积累；过表达OsUGP8降低UDPG含量,表明OsUGP8是UDPG代谢的关键酶之一。此外,外源施加UDPG可以加速突变体坏死斑的发生,说明UDPG积累是诱发水稻类病变产生的一个重要因素。4. UDPG处理能诱导水稻中乙烯合成相关酶基因OsACSs和OsACOs表达上调以及乙烯释放量增加；乙烯能明显加速突变体类病变的产生,而乙烯合成抑制剂CoCl2和AVG可以有效延缓坏死病斑的发生,表明乙烯在类病变发生过程中发挥重要作用。此外,转录组测序发现,突变体中茉莉酸和水杨酸代谢基因表达量上调,推测它们可能也参与调控细胞死亡进程。