β-葡聚糖酶家族基因抗水稻纹枯病机制研究

由立枯丝核菌(Rhizoctoonia solani)引起的水稻纹枯病(Rice sheath blight,ShB)是威胁水稻(Oryza sativa)生产的最严重病害Colforsin使用方法之一。然而,水稻对纹枯病的防御机制在很大程度上仍然是未知的。在本研究中,笔者在水稻中发现多个β-葡聚糖酶(OsBGL)家族基因的表达水平受纹枯病的诱导。通过对OsBBGLs突变体和过表达水稻接种纹枯病菌发现,与野生型植物相比,过表达OsBBGL2、OsBGL8和AtBGL4的水稻更加抗纹枯病,而osbgl2、osbgl3和osblg6突变体对纹枯病更敏感,证明了OsBGLs在水稻抗纹枯病过程中起正调控作用。此外,笔者在烟草叶片中的亚细胞定位观察发现OsBGL2与典型的胞间连丝定位蛋白AtPDCB1共定位,证明了OsBGL2定位在胞间连丝。此外,在烟草中过表达OsBGL2和AtPDCB1限制了绿色荧光蛋白(GFP)在烟草叶片的移动,降低了胞间连丝的通透性。由于OsBGLs含有能够与胼胝质结合的X8结构域,并定位在胞间连丝降低其通透性。笔者对OsBBGLs水稻突变体和过表达中的胼胝质积累水平进行检测,在接种纹枯病菌和造成机械损伤后,突变体中胼胝质积累水平明显低于野生型,而过表达MUC4 immunohistochemical stain植株与野生型植物相比胼胝质积累量明显增加。综上所述,OsBGLs能够响应立枯丝核菌的侵染,调节胼胝质IACS-10759抑制剂在胞间连丝的沉积,降低胞间连丝的通透性,抑制纹枯病菌在水稻中的侵染,从而增强水稻对纹枯病的抗性。本研究阐述了OsBGLs抗水稻纹枯病的机制,体现了BGL家族基因在水稻纹枯病防治和抗病育种上的价值。