【摘 要】
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植物类病变突变体是指植株在没有病原菌侵染的情况下会自发形成坏死病斑,且生理生化反应类似超敏反应,因此该类突变体是研究细胞程序性死亡和解读植物抗病机理的理想材料。水稻类病变突变体T39是常规粳稻品种浙粳22经EMS诱变所得,本实验室前期研究发现,该突变体病斑的形成需要光照条件的诱导,对7个白叶枯病生理小种均具有高抗性。遗传分析表明T39突变表型受单隐性核基因控制。本研究以T39为材料,对其进行表型特
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植物类病变突变体是指植株在没有病原菌侵染的情况下会自发形成坏死病斑,且生理生化反应类似超敏反应,因此该类突变体是研究细胞程序性死亡和解读植物抗病机理的理想材料。水稻类病变突变体T39是常规粳稻品种浙粳22经EMS诱变所得,本实验室前期研究发现,该突变体病斑的形成需要光照条件的诱导,对7个白叶枯病生理小种均具有高抗性。遗传分析表明T39突变表型受单隐性核基因控制。本研究以T39为材料,对其进行表型特征观察、农艺性状调查,突变基因定位、候选基因测序、生物信息学分析和转录组测序,具体的研究结果如下:1.T39突变体在大田种植条件下,3叶期时叶片开始出现小的、紫色的针状病斑。T39突变体的株高、分蘖数、穗长、每穗粒数、结实率和千粒重均极显著下降。突变体T39的叶绿素a、b和类胡萝卜素的含量均极显著下降,在黑暗处理下T39突变体离体叶片的叶绿素降解速度比野生型ZJ22更缓慢。2.利用SSR分子标记将T39的突变基因初步定位于10号染色体上的6.5 Mb的物理距离。Mut Map基因组重测序结果表明初定位区间内共有8个位点的SNP-index为1,结合以上位点注释信息和In Del分子标记的遗传连锁分析结果,将LOC＿Os10g07978作为T39突变体的候选基因。二代测序验证该基因的1357 bp处确实发生单碱基突变,由胞嘧啶（C）转换成胸腺嘧啶（T）,导致其编码蛋白序列的453-亮氨酸（L）替换成成苯丙氨酸（F）。3.LOC＿Os10g07978编码一个拟南芥抗病蛋白的同源蛋白OsRLR1（Oryza sativa RPM1-like resistance gene 1）,属于CC-NB-LRR免疫受体蛋白。通过对OsRLR1蛋白与其同源蛋白的多重比对发现该突变位于ARC2亚结构域的RBS-D基序附近,该位点不保守。通过对突变前后的OsRLR1蛋白进行三维结构同源建模发现,该位点在空间结构上临近LRR结构域,L453F突变可能影响LRR结构域和ARC2的物理间相互作用,引起蛋白质的自激活。4.T39突变体的分蘖和根系发育受阻,对分蘖芽的形态学观察表明,T39的分蘖芽能正常形成,但伸长缓慢。对T39和ZJ22的四叶期分蘖芽进行转录组测序,共有624个差异表达基因。KEGG富集分析发现,T39突变体中的差异表达基因主要富集在卟啉和叶绿素代谢、光合作用-天线蛋白、淀粉和蔗糖代谢等通路,说明T39的分蘖芽中叶绿素代谢、光合作用和碳代谢等过程发生了复杂的变化。
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