利用嵌合抑制子技术研究4个水稻NAC转录因子在抗病反应调控中的功能

植物对病菌侵染的抗病反应中通常需要激活一大批防卫基因的协同表达。在防卫基因表达的调控过程中，WRKY、ERF等转录因子起重要作用。研究表明，NAC家族转录因子参与植物抗病反应的调控。前期研究中，我们鉴定了4个水稻抗病相关NAC基因OsDRN1-4。本项目重点研究这4个NAC基因在水稻抗病反应调控中的功能及其作用机理。将采用嵌合抑制子SRDX技术在蛋白水平上抑制内源NAC蛋白活性来获得真正的丧失功能突变体，克服基因功能冗余的干扰。比较分析SRDX和过量表达株系对稻瘟病、白叶枯病或纹枯病的抗病性变化及抗病相关激素含量和防卫反应的变化动态，明确OsDRN1-4的转录因子活性和细胞定位及基因表达模式，运用基因芯片表达谱分析分离鉴定OsDRN1-4下游靶标基因及其功能。研究结果有助于揭示NAC转录因子在抗病性中的功能及水稻抗病反应的分子调控机理，为创制转基因抗病水稻新种质提供基因资源。

本课题重点围绕水稻NAC转录因子在在抗病反应调控中的作用开展研究工作。利用已有芯片表达谱数据分析了水稻NAC转录因子家族成员在不同生物和非生物逆境胁迫反应中的表达特性，发现63个水稻NAC基因在不同生物（稻瘟病菌、白叶枯病菌、条纹叶枯病毒侵染）或非生物（盐害、干旱、冷害等）胁迫中存在交叉表达特征，大多数NAC基因在这些胁迫反应中上调表达，其中38个NAC基因在至少两个非生物胁迫反应中存在交叉表达特征，65个NAC基因在至少2个生物胁迫反应中存在交叉表达特征，表明水稻NAC基因在不同的生物和非生物胁迫反应中起作用。分离鉴定21个抗病相关NAC转录因子，并分析其在水稻与稻瘟病菌或白叶枯病菌互作以及抗病信号分子处理后的表达特征，发现这些NAC基因在外源SA、JA或ACC处理后均上调表达，而且在水稻-稻瘟病菌或白叶枯病菌互作中表现出差别表达特征；利用Brome mosaic virus介导的VIGS技术，分析了21个NAC基因在水稻对稻瘟病或白叶枯病抗性中的作用，发现ONAC023、ONAC095、ONAC122、ONAC131和OsNAC6等5个基因在抗稻瘟病中具有正向调控的作用，ONAC023和ONAC095在抗白叶枯病中也具有正向调控的作用。ONAC122和ONAC131基因表达受稻瘟病菌侵染诱导，而且水稻-稻瘟病菌非亲和性互作中的诱导表达比亲和性互作中更加早、幅度更大；ONAC122或ONAC131沉默后植株对稻瘟病菌更加感病，而且OsLOX、OsPR1a、OsWRKY45和OsNH1等抗病信号途径和防卫反应基因表达下调，表明ONAC122和ONAC131在水稻对稻瘟病抗性中起重要作用。构建15个ONAC基因的超表达和SRDX载体，导入水稻品种中，获得转基因株系，抗病抗逆性测定结果表明ONAC075和ONAC06过量表达后增强水稻对稻瘟病和干旱胁迫的抗性。正在进一步研究上述NAC基因在水稻抗病性中的作用机制。