激活水稻LURM基因表达化合物筛选及其诱导抗病活性分析

稻瘟病是水稻生产的重要障碍，水稻抗稻瘟分子机制研究及高效、广谱、安全的防治技术的开发是当前重要研究课题。Pi-ta等R蛋白介导的ETI在抗稻瘟病中起决定性作用，但多具有专化性，常因新生理小种的出现而丧失抗性。位于R蛋白下游的后期持续上调应答病原菌（LURP）基因族在ETI中起重要作用，因此，能激活LURP基因表达的物质应可不同程度激活植物ETI。本项目拟采用化学基因组学方法筛选能激活水稻抗稻瘟病ETI的小分子有机化合物，选择水稻后期持续应答稻瘟病的LURM基因族为靶标，创建、筛选GUS基因高效应答稻瘟病的LURM启动子：：GUS的转基因水稻株系；利用这些转基因株系建立激活LURM启动子表达的有机小分子筛选体系并筛选出2-3种小分子化合物，检测其对稻瘟病等病害的诱导抗性及其安全性。本项目所筛选的有机小分子化合物可望作为水稻等禾本科作物高效、环境友好的农药，还可为水稻抗病分子机制研究提供工具。

本研究分离和克隆了水稻R基因（Xa21，Xa1和Pita）启动子和位于R基因下游的稻瘟病菌持续上调应答基因（PIANK1和DRERF1）的启动子，构建上述启动子的GUS融合表达载体，并获得了相应的转基因株系。通过GUS染色和GUS酶活测定，分析了这些启动子的诱导活性。PIANK1和DRERF1启动子都对被稻瘟病菌以及植物体内的重要抗病信号分子（SA和MeJA）产生应答，说明它们是能稻瘟病侵染持续高效应答的诱导型启动子。进一步对PIANK1启动子全长1985 bp不同缺失体的诱导活性进行分析，结果表明-563 bp是PIANK1基因应答稻瘟病菌和SA的最短区段。-1101 bp是PIANK1基因应答MeJA的最短区段。利用-563 bp区段驱动的GUS基因进行有机小分子化合物筛选，获得了2个能够高效应答稻瘟病菌的小分子化合物。对这两个小分子化合物进行稻瘟病诱导抗性分析表明，它们能提高水稻对稻瘟病菌的抵抗力。此外，依托本项目，课题组还开展了茄科植物辣椒和白菜抗病信号通路的分子剖析工作，研究了辣椒CaWRKY40、CaWRKY58和白菜BrERF11在抗病及抗逆中的功能及其分子机制。