[目的]由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病和由水稻黄单胞菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)引起的白叶枯病严重影响水稻的产量和品质.创制转OsLOX10基因水稻材料,进行稻瘟菌和白叶枯菌的抗病性分析,有助于揭示其调控水稻对稻瘟病和白叶枯病的抗性机制.[方法]采用CRISPR/Cas9系统构建OsLOX10的敲除载体,利用限制性内切酶XcmⅠ线性化pCXUN-HA,TA连接构建OsLOX10的过表达载体,遗传转化获得OsLOX10转基因水稻,筛选过表达株系和纯合敲除株系进行真菌和细菌的抗病性分析.在稻瘟菌(Guy11)侵染水稻后,对水杨酸(salicylic acid,SA)、茉莉酸(jasmonic acid,JA)途径的标志基因进行qRT-PCR分析;在几丁质(chitin)和flg22诱导下,观测水稻活性氧(reactive oxygen species,ROS)的暴发情况.[结果]qRT-PCR分析表明,接种稻瘟菌和白叶枯菌24 h后,OsLOX10表达量上调;OsLOX10的纯合敲除和过表达水稻转基因株系接种稻瘟病菌Guy11孢子悬浮液,与野生型(日本晴)相比,OsLOX10敲除株系更易感病,过表达株系则无典型的病斑症状;接种6、12、24和36 h时,3个病程相关蛋白基因OsPBZ1、OsPR1a、OsPR1b和SA通路基因OsPAL1,以及JA合成通路上的2个基因OsAOS2、OsLOX5的转录水平在敲除转基因株系中显著下调,而在过表达转基因株系中显著上调.对转OsLOX10基因水稻接种白叶枯菌(PXO99A),发现敲除OsLOX10的转基因水稻对白叶枯菌更易感病.qRT-PCR分析OsPR1b和OsPAL1以及JA合成通路上的3个基因OsAOS2、OsAOC和OsJAZ在OsLOX10过表达基因水稻中表达量明显上调,而在敲除OsLOX10的转基因水稻中却保持在较低水平,在接种7 d后表现出显著性差异.在几丁质和flg22诱导下,OsLOX10敲除株系的ROS水平显著性降低,而且在几丁质诱导下,ROS的起峰时间推迟.[结论]稻瘟病菌和白叶枯病菌能够诱导OsLOX10的表达,OsLOX10通过病原菌分子模式触发的免疫途径(PTI)参与抗病反应,其在水稻抵御稻瘟病和白叶枯病中起着正调控作用.同时,OsLOX10可能通过调节SA和JA介导的信号通路来正调控水稻对稻瘟病和白叶枯病的抗性.

OsLOX10;CRISPR/Cas9基因编辑技术;抗病性;稻瘟病;白叶枯病;信号途径

周永林;申小磊;周立帅;林巧霞;王朝露;陈静;冯慧捷;张振文;陈晓婷;鲁国东

福建农林大学 生命科学学院,福州 350002;福建农林大学 生物农药与化学生物学教育部重点实验室,福州 350002;福建省作物有害生物监测与治理重点实验室,福州 350013

中国水稻科学

[1]周永林;申小磊;周立帅;林巧霞;王朝露;陈静;冯慧捷;张振文;陈晓婷;鲁国东-.OsLOX10正调控水稻对稻瘟病和白叶枯病的抗性)[J].中国水稻科学,2022(04):348-356

OsLOX10,Xcm,pCXUN,OsPBZ1,OsPAL1,OsAOS2,OsLOX5,OsAOC,OsJAZ

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