【摘 要】
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稻瘟病是由稻瘟菌（Magnaporthe oryzae）引起的水稻最严重的病害之一,严重时甚至会导致颗粒无收。miRNA是一类长约19-24nt的内源非编码的小RNA,广泛参与调控植物的生长发育及免疫响应。实验室前期通过s RNA-seq发现miR1871响应稻瘟菌侵染,其表达水平在接种稻瘟菌后的感病材料LTH和抗病材料IRBLkm-Ts中存在显著差异,推测miR1871可能调控稻瘟病抗性。为了进
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稻瘟病是由稻瘟菌（Magnaporthe oryzae）引起的水稻最严重的病害之一,严重时甚至会导致颗粒无收。miRNA是一类长约19-24nt的内源非编码的小RNA,广泛参与调控植物的生长发育及免疫响应。实验室前期通过s RNA-seq发现miR1871响应稻瘟菌侵染,其表达水平在接种稻瘟菌后的感病材料LTH和抗病材料IRBLkm-Ts中存在显著差异,推测miR1871可能调控稻瘟病抗性。为了进一步验证其功能,我们构建了miR1871过表达（OX1871）、miR1871模拟靶标（MIM1871）转基因水稻材料,并筛选出miR1871的一个靶基因Os MFAP1,构建了突变体mfap1材料。我们对这些材料进行稻瘟病抗性鉴定、抗性反应分析和农艺性状的检测,得到以下研究结果:1、miR1871响应稻瘟菌侵染。miR1871在感病材料LTH和抗病材料IRBLkm-Ts中的累积存在显著差异。检测发现,喷雾接种12小时后,miR1871的积累量在LTH中显著增加,而在IRBLkm-Ts材料中无显著变化,说明水稻miR1871可能负调稻瘟病抗性。2、miR1871负向调控水稻稻瘟病抗性。对OX1871及MIM1871材料分别接种GZ8、CRB-01、TJ-1稻瘟菌株,结果显示,OX1871较野生型水稻材料更感稻瘟病,而MIM1871材料则更抗病。进一步检测发现OX1871材料中防御相关基因NAC4,PR10b和Os04g10010的表达被抑制,侵染部位的H2O2累积也被显著抑制;而MIM1871材料中防御相关基因的表达上调,H2O2累积量也显著提高,说明miR1871促进水稻感病。3、miR1871参与调控PTI抗性反应。通过RNA-Seq实验筛选受miR1871影响的基因。对这些基因数据进行GO分析发现,MIM1871材料中抗性相关的激素信号通路基因表达上调、响应PAMP分子诱导的基因表达上调。实时荧光定量PCR实验验证了测序数据。PTI抗性反应,如活性氧（ROS）爆发、胼胝质沉积（Callose deposition）等,在OX1871中被抑制,而在MIM1871被上调。4、烟草瞬时表达系统分析证明miR1871靶定MFAP1基因并抑制其表达。mfap1材料对稻瘟菌感病性减弱。mfap1材料中PAMP分子诱导的PTI抗性反应,如ROS爆发和胼胝质沉积,显著低于对照材料;在烟草中瞬时表达MFAP1则可增强PTI抗性反应。这些结果说明MFAP1可增强PTI抗性反应。5、miR1871及其靶基因MFAP1调控水稻农艺性状。MIM1871材料有效穗数和每穗粒数显著增加,导致水稻产量显著增加;OX1871和mfap1材料有效穗数和每穗粒数减少,水稻产量显著降低。这些结果说明miR1871可能通过MFAP1调控水稻穗的发育来影响水稻产量。综上所述,miR1871及其靶基因MFAP1是水稻抗性和产量的重要调控因子,抑制miR1871的表达不仅提高水稻对稻瘟病的抗性,同时还提高水稻单株产量。我们的实验结果为水稻高产抗病研究提供了新的理论基础和备选基因资源。
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