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木薯(Manihot esculenta Crantz)是一种广泛种植于热带和亚热带地区的重要粮食作物和新兴能源植物,具有抗旱、耐贫瘠等特点,其产量严重受到病害制约,因此解析木薯对病原菌的防卫反应机理具有重要的实践意义。在植物对病原菌的防卫反应中,ROS(Reactive Oxygen Species)具有举足轻重的作用。植物呼吸爆发氧化酶Rbo(Respiratory burst oxidase homologue)基因编码的 NADPH 氧化酶系统是ROS主要来源之一。本论文从木薯Rboh基因家族的全基因组鉴定、生物信息学分析、亚细胞定位、表达模式分析和拟南芥中基因功能验证入手,分析了Rbo 基因家族在木薯响应病原菌的防卫反应中的作用。主要研究结果如下:(1)从木薯基因组中共鉴定出8个Rboh基因(MeRbohA-H),其编码的氨基酸数目为845-954个,相对分子质量为96.0-108.7 KDa,等电点范围在9.09-9.41之间;保守结构域分析显示,鉴定的8个MeRBOHs均具有RBOH的特征结构域,即N-端的2个Ca2+结合EF-手性结构、6个跨膜结构域(TMD I-TMD VI)以及C-端的FAD与NADPH亲水结构域;进化分析表明,木薯、拟南芥、水稻中的RBOHs可以分为三个亚族;基因结构分析表明,MeRbohs的内含子数目为12-14个;染色体定位分析显示,除MeRbohG没有找到准确染色体外,其余7个基因平均分布在7条染色体上;启动子分析结果表明,MeRbohs启动子区具有多种与植物生长发育和胁迫相关的元件;(2)拟南芥原生质体中的亚细胞定位结果表明,8个MeRBOH蛋白均定位于细胞质膜上,与NADPH为膜定位蛋白一致;(3)qRT-PCR结果表明,MeRbohs,在木薯根、茎、叶中的表达模式具有差异性,MeRbohA、MeRbohD、MeRbohG和MeRbohH在根、茎、叶中均表达较高,MeRbohB、MeRbohE和MeRbohF主要在根中表达,而MeRbohC主要在根和叶中表达;同时,MeRbohs受H2O2、木薯病原菌Xam、水杨酸、茉莉酸诱导,其中MeRbohC受水杨酸诱导后表达量被抑制,其他MeRboh基因受诱导后表达量呈现不同程度上调;(4)在拟南芥突变体rbohB、rbohD和rbohF原生质体中分别互补MeRbohB、bohD、MeRbohF,突变体中减弱的PTI途径能得到部分恢复;(5)过表达MeRbohD、MeRbohF的拟南芥对丁香假单胞菌致病变种Pst DC3000的抗性明显提高,受侵染叶片中细菌生长数量减少,过氧化物和肼胝质的积累增多。相对于野生型,突变体rbohD对Pst DC3000更敏感,叶片中细菌生长数量增多,过氧化物、胼胝质的积累受阻,MeRbohD基因互补后,以上表型可得到部分恢复;rbohF突变体对病原菌更敏感,但叶片中细菌生长数量、过氧化物、胼胝质的积累与野生型相比没有变化,MeRbohF基因互补后,过氧化物及胼胝质的积累均提高,抗病性增强;rbohB突变体、MeRbohB互补植株以及MeRbohB过表达植株接种后与野生型在表型上没有明显差异。