钙依赖性蛋白激酶OsCDPK在水稻抗病防卫反应中的功能研究

钙依赖性蛋白激酶CDPK是植物抗病防卫途径中重要的信号因子。在前期研究中我们发现稻瘟病菌诱导了水稻OsCDPK10 和OsCDPK20基因的表达。为了揭示单子叶植物抗病信号通路中调控因子之间的相互作用机理，建立水稻抗病防御反应的调控网络，拟在本项研究中分离鉴定出参与水稻抗稻瘟病菌信号途径中的OsCDPK及其下游调节靶蛋白并研究其生理生化功能，阐明OsCDPK在水稻抗病防卫反应信号通路中的作用机制，为完善植物系统的抗病反应信号网络奠定良好的基础。

钙依赖性蛋白激酶（CDPK）作为钙信号感应器在植物免疫系统中发挥重要作用。在本项研究中，我们通过分离和分析水稻29个CDPK家族成员，鉴定出两个稻瘟菌侵染相关的CDPK基因OsCPK10和OsCPK20。基因表达特征的分析显示，OsCPK10和OsCPK20受到稻瘟菌诱导物的强烈诱导表达。生化性质分析显示，OsCPK10具有钙依赖性丝氨酸/苏氨酸激酶活性，不仅拥有自我磷酸化活性，而且具有钙依赖型酪蛋白底物的磷酸化功能。转基因体系的研究表明，过表达35S:HA:OsCPK10VK或35S:HA:OsCPK20VK拟南芥对非亲和病原菌Pst. DC3000（avrRpt2）的侵染超敏感，并促进拟南芥的超敏细胞死亡反应；同时均能够显著抑制亲和菌Pst. DC3000的生长，发病症状明显减弱。同样，在转基因水稻中OsCPK10VK或OsCPK20VK的过表达，病斑显著减轻，表现出对稻瘟菌的显著抗性。进一步通过病程相关基因以及激素途经相关基因的分析表明，转基因拟南芥以及转基因水稻抗病性的增强与SA和JA途经中防御基因的激活密切相关。综上研究结果预示，水稻OsCPK10和OsCPK20可能作为SA和JA途经中的重要调节因子在水稻抗病免疫反应中发挥重要调控作用。