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由立枯丝核菌(Rhizoctonia solani Kiihn)引起的玉米纹枯病是玉米生产上主要的真菌性病害之一,缺乏纹枯病主效抗病基因资源成为限制抗病品种培育和病害防治的主要因素之一。由于调控抗病相关基因的表达也可以提高植物抗病性,丰富的抗病相关基因资源有望成为抗病分子育种的策略之一。利用病原诱导启动子驱动抗病相关基因的表达成为理想的手段,因而通过研究纹枯病病原诱导启动子的功能,确定其诱导核心区段,可以为抗病基因工程提供在特异条件下表达的载体平台。此前实验室已通过高通量测序技术分别对玉米纹枯病弱致病力菌株YWK-62和强致病力菌株YWK-196与玉米的互作在转录水平进行了研究,并获得了一系列差异表达基因。本研究对其中两个差异表达量较大的纹枯病诱导表达基因的启动子PGRMZM2G127328和PGRMZM2G169240进行了研究,验证相关启动子的功能,并探讨鉴定其响应玉米纹枯病菌诱导表达的顺式作用元件。本研究中,我们分别克隆了GRMZM2G127328和(GRMZM2G169240翻译起始位点上游约2Kb的DNA片段,并连接在GUS报告基因的上游以构建转基因载体。通过农杆菌介导的遗传转化方法转化水稻品种中花11,分别获得14株和10株转基因株系。对阳性转基因材料进行分析,发现PGRMZM2G127328和PGRMZM2G169240表现出丰富的组织表达模式并与玉米定量PCR检测的结果相似。在接种纹枯病原YWK196后,两个启动子24h内就能够被高效诱导表达报告基因,从而验证了相关启动子受病原诱导表达的能力。通过PLACE对两个启动子序列的分析发现,它们除了含有基本的调控元件外,都存在大量的特异性表达调控元件,如激发子响应元件等。对启动子PGRMZM2G127328的系列截短及烟草瞬时表达接种实验表明,-1416bp至-1086bp的缺失可以影响启动子受病原菌的诱导表达,说明在这一区段内存在调控病原菌诱导表达的顺式作用元件。对照PLACE的分析结果,该区段含有三个GT-1元件,而GT-1(GAAAAA)在水稻等作物中被验证是受病原菌和盐胁迫诱导的作用元件。本实验室同期李宁同学的研究也证明GT-1可以响应纹枯病菌YWK-196的诱导。将该区段内的GT-1进行缺失研究,其受纹枯病菌诱导的功能丧失,说明GT-1为启动子PGRMZM2G127328的病原诱导核心元件。对启动子PGRMZM2G169240系列截短研究表明,-1278bp至-1183bp的缺失能够影响该启动子受病原菌的诱导表达,说明在这一区段内存在正向调控病原菌诱导表达的元件。对该区段的PLACE分析表明,这一区域内未检索到已知的病原诱导相关元件,说明在这一区域内可能存在新的病原调控调控元件。进一步将截短片段分段连接35S mini的实验表明,启动子-1263bp至-1234bp这30bp的区域内存在一个受病原诱导的作用元件。综上所述,本研究共验证了两个玉米纹枯病菌病原诱导启动子的功能,确定了启动子PGRMZM2G127328的病原诱导核心元件为GT-1,而启动子PGRMZM2G169240中存在可以响应纹枯病菌诱导的新调控元件,该元件定位于-1263bp至-1234bp这30bp的区域内。相关研究为揭示纹枯病的致病机理及抗病基因工程载体构建提供了新的研究基础。