【摘 要】
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稻瘟病是由真菌稻瘟菌（Magnaporthe oryzae,简写为M.oryzae）引起的水稻严重病害。Micro RNAs（miRNAs）是真核生物中20-24 nt的非编码小RNA,通过DNA甲基化修饰、m RNA切割或翻译抑制在转录或转录后水平调控靶基因的表达。大量研究表明miRNAs及其靶基因参与水稻的发育和免疫调控。实验室前期通过高通量测序分析筛选到了多个响应稻瘟菌的miRNAs,我们以
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稻瘟病是由真菌稻瘟菌（Magnaporthe oryzae,简写为M.oryzae）引起的水稻严重病害。Micro RNAs（miRNAs）是真核生物中20-24 nt的非编码小RNA,通过DNA甲基化修饰、m RNA切割或翻译抑制在转录或转录后水平调控靶基因的表达。大量研究表明miRNAs及其靶基因参与水稻的发育和免疫调控。实验室前期通过高通量测序分析筛选到了多个响应稻瘟菌的miRNAs,我们以其中之一的Osa-miR159a为研究对象,探究Osa-miR159a调控水稻发育和稻瘟病抗性的机制。研究发现,接种稻瘟菌后,Osa-miR159a的表达量在感病品种和抗病品种中存在差异,与实验室前期的高通量测序结果相吻合,说明Osa-miR159a可能参与调控水稻对稻瘟菌的免疫。水稻抗性实验分析表明,在稻瘟菌侵染后,过表达Osa-miR159a的转基因株系OX159材料中,防御基因Os NAC4、Os PR10b、Os JAMYB的表达更早,而且表达量更高,稻瘟菌在水稻细胞中的侵染进程被显著延迟,抗性增强。相反,抑制Osa-miR159a表达的STTM159转基因株系中,防御相关基因的表达被抑制,菌丝侵染进程加快,对稻瘟菌更敏感。Osa-miR159a不仅调控稻瘟病抗性,还调控水稻发育。OX159株高变矮,花粉发育异常,不能被淀粉-碘化钾染色,结实率极低,谷穗呈现直立状态。STTM159则表现为更显著的株高变矮,穗长变短,种子籽粒变小,但花粉育性正常。靶基因是miRNAs执行其生物学功能的重要模块,因此我们构建了Osa-miR159a的靶基因Os GAMYB、Os GAMYBL和Os ZF敲除转基因株系并进行抗性分析。结果显示,这三个靶基因的敲除突变体均表现为稻瘟病抗性增强,说明这些靶基因负调稻瘟病抗性。Osa-miR159a的靶基因还影响水稻产量性状,Os GAMYB、Os GAMYBL和Os ZF敲除转基因株系均表现出一定粒型变化和产量损失。gamybl-1和gamybl-2粒长增加,粒宽没有显著变化;zf-4和zf-8的粒宽变小,粒长没有显著变化;gamyb-5粒宽和粒长均增加,但gamyb-10的粒型没有显著变化。三个靶基因均导致一定的产量损失,但是gamyb-5和gamyb-10产量损失最为严重,说明Os GAMYB可能对水稻产量性状构成有重要的贡献。综上所述,Osa-miR159a通过抑制其靶基因的表达来增强稻瘟病抗性,并精准调控水稻生长发育。
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