大豆花叶病毒(Soybean mosaic virus,SMV)病是在我国很多大豆产区普遍发生的重要病害之一,其严重影响我国大豆的产量,在自然条件下每年可导致我国大豆8-50%的产量损失。因此,培育抗大豆花叶病毒病的大豆新品种能够提高我国大豆的产量。大豆花叶病毒(SMV)属于马铃薯Y病毒科,马铃薯Y病毒属,是一个正义的单链RNA病毒,其基因组只含有一个大的开放阅读框,可翻译成11个成熟蛋白。大豆花叶病毒生理小种在不同的大豆产区存在不同的病毒生理小种分布,目前为止已鉴定到了三个主要的抗性基因座,分别为Rsv1,Rsv3和Rsv4,另外还有很多与大豆花叶病毒病抗性相关的基因被克隆,例如GmAKT2,GmSN1和GmeEFlA等已被实验证实其可以增强大豆对大豆花叶病毒的抗性。在植物中,抗性基因(Resistance gene,R-gene)参与对病原微生物无毒基因的识别以及植物本身存在的先天性免疫反应。大多数R基因编码的蛋白含有保守的核苷酸结合位点(NBS)和亮氨酸重复序列(LRR)结构域,并且有些双子叶植物中的一些NBS-LRR型R蛋白具有TIR基序。R基因参与植物对多种病原微生物的抗性,如真菌,昆虫,细菌,线虫,卵菌和病毒等。很多研究发现R基因可以直接或者间接和病毒的致毒因子进行互作,从而增强植物的先天免疫反应。植物激素脱落酸(ABA)长期以来被认为是调节植物对非生物胁迫(包括干旱,寒冷,渗透和盐碱等)的应答的关键应激激素。实验证据表明,ABA在植物基础先天免疫系统中也起着重要的作用。研究报道ABA信号转导途径在植物对病毒抗性方面也起着很重要的作用。例如,2C型蛋白磷酸酶(PP2C)是ABA信号转导的下游关键调节因子,而PP2C3a已被实验证明参与调控大豆对大豆花叶病毒病的抗性。GmKR3(Kefeng1抗性基因3)是通过抗性基因同源序列扩增技术(RGAs)鉴定的TIR-NBS-LRR型R基因,GmKR3与烟草花叶病毒抗性蛋白N具有较高的氨基酸序列同源性。我们以前的研究结果表明,与SMV敏感的大豆品种Ssmv1对比,抗SMV的大豆品种Rsmv1中GmKR3表达水平在接种病毒之后明显升高,并且我们发现GmKR3在三个抗病大豆品种中受病毒诱导高表达而在三个感病品种中该基因受病毒诱导表达下调,这些结果表明GmKR3可能是大豆花叶病毒病的一个潜在的抗性基因。为了进一步验证GmKR3的功能。我们构建了过量表达GmKR3大豆植株,发现过表达植株对多种病毒的抗性增强,其中上述多种病毒的抗性包括马铃薯Y病毒属的五种SMV生理小种,和菜豆普通花叶病毒(BCMV)和西瓜花叶病毒(WMV),以及不同病毒科的外类病毒菜豆荚斑驳病毒(BPMV)。通过田间试验对它们农艺性状的调查,发现GmKR3的过量表达不影响植物的农艺性状,包括大豆产量和种子品质。利用HPLC分析转基因受体以及转基因系再接种病毒前后的ABA和SA变化,发现在35S:GmKR3转基因植物中的ABA含量在接种病毒前后都比转基因受体材料的高,并且ABA含量变化趋势是随着接种病毒之后升高。另外我们检测了ABA合成和代谢相关的关键基因表达情况,发下在转基因材料和野生型材料中NCED2,NCED4和AAO3A三个关键合成基因都是随着病毒处理而表达上调,然而在35S:GmKR3转基因植物中两个ABA代谢基因的表达量比转基因受体明显降低。另外我们发现在35S:GmKR3转基因植物中ABA响应基因Gm04.3的表达明显上调。通过转录组测序以及基因定量表达分析,发现大豆的两个扩展蛋白基因GmEXPA1和GmEXPA2在转基因材料里面表达下调,为了验证转基因植株确实在影响病毒的复制或者细胞之间的运输,我们在叶片上部接种病毒在叶片下不同一部位不同时间点取材,发现转基因材料的病毒含量明显低于野生型。综上所述,我们的结果表明过表达35S:GmKR3增强了大豆对病毒的抗性,而抗性的增强至少有一部分是通过ABA信号传导实现。