一个水稻持久抗病基因识别的病原菌分泌物的鉴定

Plant diseases are major threats to crop production, crop with durable resistance is one of the goals of crop improvement, but little is known about the mechanism of crop-pathogen interaction and durable resistance of crops. Xa3/Xa26 is an improtant disease resistant gene in the rice production in China and confers durable resistance to bacterial blight. In our preliminary study, it is found that an unknown secretion substance which is sectreted by Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) could trigger the disease resistance reaction mediated by Xa3/Xa26. In this study, we will identify such substance, figure out the mechanism of the resistance reaction mediated by Xa3/Xa26, and elaborate the mechanism of interactions between rice and Xoo that mediated by this gene. After analyzing the exsitance and homology of this substant in different strains of Xoo, we will find out the mechanism of durable resistance mediated by this gene. The results of this study, will be helpful for elaborating the mechanism of interaction between plant and pathogen, and will be fundamental for rice production and genetic improvement.

病害是农作物生产中的重要问题，培育持久抗病的农作物是作物改良的重要目标之一，但是人们对农作物和病原菌互作机理认识有限，对农作物持久抗性机理知之甚少。Xa3/Xa26是在我国水稻生产中发挥了重要作用并具有持久抗性的主效抗白叶枯病基因。申请人初步的研究结果说明，白叶枯病菌分泌到胞外的分泌物可以启动Xa3/Xa26介导的抗病反应。本研究拟鉴定这种白叶枯病菌物质，探索Xa3/Xa26的抗病机制，揭示其介导的水稻和白叶枯病菌相互识别的分子机理。本研究还将通过分析这种物质在多种不同白叶枯菌株中的存在和保守程度，探索这一主效抗病基因具有持久抗性的分子机理。本研究的结果，不仅对于阐述植物和病原菌互作机理有重要的科学意义，还将直接为利用这些知识指导水稻生产和抗病育种提供重要的理论依据。

病害是作物生产实践中最常见的问题，病害造成的损失会影响作物的产量和品质，培育新的抗性品种一直是作物品种改良的重要目标之一。尽管人们对作物与病原菌互作机制的认识正逐步积累，但由于病原菌的多样性和变异等，人们对其认识程度还远远不足。Xa3/Xa26是水稻抗白叶枯病主效基因，在我国水稻生产中发挥重要作用。本研究通过上清液处理后接种发现，Xa3/Xa26的配体存在于多种非亲和白叶枯菌株培养液上清中，在亲和菌株中不存在。通过凝胶层析和质谱分析比较发现，白叶枯菌与细条病菌向胞外分泌不同的物质，其中白叶枯菌分泌物中蛋白质成分居多。同时，本研究发现Xa3/Xa26下游的基因DR5与siRNA2可共同调控水稻对白叶枯菌的抗性。siRNA2存在于一种等位基因型DR5-1内含子中，在另一种基因型DR5-2中不存在。超量表达DR5-2或者去除内含子的DR5-1.2可以使水稻抗白叶枯病，并诱导下游基因T1上升表达。DR5-1和DR5-2编码转录因子，都可以在酵母中结合到T1启动子序列上。siRNA2可以通过调节T1基因DNA甲基化水平影响其表达量。T1抑制会影响DR5-2或者DR5-1.2超量表达所介导的抗性。这些结果说明siRNA2通过RNA介导的DNA甲基化调控T1，从而影响DR5-2或者DR5-1.2超量表达所介导的抗性。本研究结果将小RNA和水稻对白叶枯病的抗性联系起来，对于阐述植物与病原菌互作的分子机理有重要的科学意义。由于DR5基因位于Xa3/Xa26下游，siRNA2和DR5的研究对于全面了解Xa3/Xa26介导的抗性也有重要意义。