水稻AOS基因启动子的克隆及其害虫取食应答顺式元件的鉴定

Allene oxide synthases (AOS) is a key enzyme in the pathway of synthesis of jasmonic acid. The expression level of AOS is regulated by insect feeding, and this mediates regulation of insect-responsive defense. Illuminating the pattern and mechanisim of OsAOSs responding to insect attack will afford new molecular evidence for shedding light on the mechanisms of interactions and co-evolution between insects and plants. In this project, we will clone the promoters of four rice AOS and fuse the promoter with reporter gene, analyze the responding pattern of AOS promoters to chewing and phelom-sucking insects, identify chewing and phelom-sucking insect feeding-responding cis-elements in promoter regions, try to explain the mechanisim of OsAOS's promoter responding to insect attack on the basis of the structure of promoter, discover the intrinsic mechanisms of specific defense of plants to different kinds of insects.

丙二烯氧化物合成酶（AOS）是茉莉酸合成途径中的关键酶，害虫取食能够诱导AOS基因的表达，从而间接调控植物的抗虫反应。阐明水稻AOS基因对害虫取食的应答规律及机制，对揭示水稻-害虫互作及协同进化的内在机理具有重要意义。本研究拟首先克隆水稻4个AOS基因的启动子，将启动子与报告基因融合，明确AOS基因启动子对咀嚼式、刺吸式口器害虫取食的应答模式，并通过5'-end缺失、凝胶阻滞实验、定点突变等方法，鉴定AOS基因启动子中对刺吸式、咀嚼式口器害虫取食产生应答的顺式元件，从启动子结构层面解析AOS基因对害虫取食的应答机制，揭示水稻被不同口器害虫取食后产生特异防御反应的内在原因。

丙二烯合成酶（AOS）是茉莉酸合成途径中的关键酶。水稻基因组中有4个AOS基因。褐飞虱是刺吸式口器害虫，二化螟是咀嚼式口器害虫。阐明水稻在受到不同口器害虫攻击时，4个AOS基因的应答模式、应答机制的不同，对揭示水稻-害虫互作及协同进化的内在机理具有重要意义。本研究包括以下几个方面的研究内容：（1）比较了二化螟、褐飞虱取食3h、6h后，水稻的基因表达谱；（2）鉴定对褐飞虱、二化螟有特异反应的AOS基因；（3）克隆对褐飞虱、二化螟有特异反应的AOS启动子；（4）通过5’-end缺失突变和内部缺失突变构建启动子突变体，鉴定启动子中含有褐飞虱或二化螟取食应答原件的片段；（5）鉴定与昆虫取食应答启动子片段结合的转录因子。目前已经取得的以下研究成果：（1）比较了二化螟、褐飞虱取食3h、6h后，水稻的基因表达谱，从水稻全基因组水平上解析水稻应对不同口器害虫的防御机制；（2）OsAOS1被褐飞虱取食特异诱导表达，OsAOS2被二化螟取食特异诱导表达；（3）得到OsAOS1与OsAOS2的全长启动子并与GUS融合，在转基因植株中通过报告基因GUS的表达水平验证这两个启动子的功能；（4）通过缺失突变体，鉴定出OsAOS1启动子中的3个褐飞虱取食应答片段、OsAOS2启动子中的6个二化螟取食应答片段；（5）通过酵母单杂交文库与凝胶阻滞试验，筛选到3个能与OsAOS1启动子特异结合的转录因子。本研究结果从启动子结构与转录因子的层面解析AOS基因对害虫的应答模式，揭示水稻对不同口器害虫产生特异防御反应的内在原因。