水稻木聚糖酶抑制蛋白RIXI功能及其在植物防御中的作用机理研究

2005年人们发现了水稻木聚糖酶抑制蛋白RIXI，但迄今为止不了解其特性、功能及其与水稻内源木聚糖酶的关系。我们已经克隆和体外表达了水稻RIXI基因，并获得了RIXI过量表达的转基因水稻株系，研究表明RIXI的表达与植物抗性提高密切相关。在此基础上，本项目将进一步开展水稻木聚糖酶抑制蛋白RIXI与内源酶关系及在水稻生长发育中的功能研究。首先，利用体外重组蛋白RIXI研究RIXI对水稻内源木聚糖酶的影响；第二，酵母双杂交研究水稻木聚糖酶抑制蛋白RIXI与内源木聚糖酶X-I的互作关系；第三，利用转基因技术获得RIXI基因knock-down和过量表达的水稻突变体，探讨水稻抑制蛋白RIXI表达对水稻生长发育和抗病相关基因表达的影响，旨在阐明水稻木聚糖酶抑制蛋白RIXI在生长发育和植物防御中的作用机理，对提高水稻抗病性意义重大。

克隆了水稻木聚糖酶抑制剂基因RIXI，导入毕赤氏酵母中表达，获得纯化的木聚糖酶抑制蛋白RIXI，利用体外重组蛋白RIXI研究了RIXI对水稻内源木聚糖酶的影响。构建了RIXI与水稻内源木聚糖酶的酵母双杂交载体,研究表明木聚糖酶抑制蛋白RIXI主要抑制外源微生物的木聚糖酶，对水稻内源木聚糖酶的作用微弱。从水稻不同生长时期的水稻茎、叶中提取水稻内源木聚糖酶，利用体外表达的重组蛋白RIXI，研究了RIXI对水稻内源木聚糖酶的影响。. 构建了水稻RIXI- RNAi和过量表达载体，利用转基因技术获得了RIXI基因knock-down和过量表达的转基因水稻突变株系，研究表明基因过量表达对转基因水稻种子萌发、植株形态和生长发育无显著负面的影响，对植物抗病性有影响。在RIXI过量表达的转基因水稻株系中， RIXI基因过量表达激发了抗病相关基因（OsPR1a、 OsPR1b、PR4和Cht-3等）的表达，同时体内H2O2水平以及防御反应酶（CAT、POD、SOD等）也发生变化，从而提高转基因水稻的抗病性，为培育抗病水稻新品种提供又一途径。