水稻诱导抗虫反应相关的两个重要转录因子的功能分析

以具有良好研究基础、参与水稻诱导抗虫反应的两个重要转录因子（分别为WRKY类型转录因子和ERF类型转录因子）基因为研究对象，通过反向遗传学方法获得过量或抑制表达上述某一基因的水稻品系，并筛选其纯合子；利用生物测定、化学分析与基因组学等方法，检测各纯合水稻品系抗虫性及害虫胁迫时防御相关信号分子、化学物质含量以及基因表达谱的变化；利用荧光显微、酵母双杂交以及染色质免疫沉淀等技术，对候选转录因子进行细胞定位和生化功能、互作因子以及直接调控基因研究；利用定量PCR或Northern blot,分析候选基因在害虫为害和相关信号分子处理后的时空表达特征。从而全面剖析两个转录因子在水稻诱导抗虫反应，尤其是在茉莉酸信号途径介导的水稻诱导抗虫反应中的作用，并阐明其机理。加深对植物诱导抗虫反应分子机理的认识，并为植物抗虫品种的培育提供重要的基因资源与理论指导。

研究了WRKY、ERF、NPR1以及MYB等5个转录因子在水稻诱导抗虫反应中的作用。结果表明，OsERF3正向调控水稻中与防御相关的2个MAPKs和2个WRKYs的转录水平以及JA、SA和乙烯的生物合成，正向调控直接防御化合物TPI的含量以及水稻对二化螟的抗性。与此相反，OsERF3反向调控过氧化氢的合成以及水稻对BPH的抗性。OsNPR1 基因可以被机械损伤、二化螟取食、稻纵卷叶螟取食和信号分子SA、JA 诱导上调，而机械损伤和SA 诱导后该基因的表达要明显早于虫害诱导。反义抑制该基因后提高了二化螟诱导的JA、ET 含量以及二化螟诱导的JA 合成酶OsHI-LOX 以及ET 合成酶OsACS2 基因的表达，并且提高了虫害诱导的TrypPIs 的含量、挥发物的含量以及对二化螟的抗性。OsHI-WRKY1能与OsMPK3和OsMPK6互作，并且OsHI-WRKY1位于OsMPK3和OsMPK6下游。植物激素分析与生测结果表明，OsHI-WRKY1正向调控水稻JA和乙烯的生物合成，正向调控直接防御化合物TPI的含量以及水稻对二化螟的抗性；但却反向调节过氧化氢和SA的生物合成以及水稻对BPH的抗性。OsHI-WRKY2能与MPK3和6互作, 并且反向调控这两个MAPK的活性；有意思的是OsHI-WRKY2的转录水平也同时受到这两个MPK的调节。OsHI-WRKY2负调控虫害诱导的水稻茉莉酸与乙烯的生物合成、胰蛋白酶活性以及水稻对螟虫的抗性；相反地，正调控虫害诱导的水稻水杨酸和H2O2含量以及对褐飞虱的抗性。这些结果对于深入理解转录因子在调控水稻虫害诱导防御反应中的作用具有重要意义。