OsBZR1参与油菜素甾醇调控水稻樱花素生物合成的分子机制研究

Sakuranetin，a rice Flavonoid Phytoalexin , plays an important role in blast fungus infection. Brassinosteroids (BRs) are growth-promoting steroid hormones that play pivotal roles in respond to biotic and abiotic stress. However, the regulation mechanism of BR pathway on sakuranetin biosynthesis was uncovered. Our preliminary studies have revealed that application of exogenous BL (brassinolide) to rice induced the expression level of OsNOMT (naringenin 7-O-methyltransferase), the key enzyme gene involved sakuranetin biosynthesis, as well as the production of sakuranetin. The EMSA and dual-LUC assay showed the transcription factor OsBZR1 could directly bind OsNOMT promoter and positively regulated its the activity. Collectively, these results demonstrated that the BR pathway play an important role in sakuranetin biosynthesis. In this proposal, we will focus on the involvement of OsBZR1 in BR-induced sakuranetin accumulation in rice and seek its biological meaning during blast fungus infection. Our investigation will be helpful to understand molecular regulation of sakuranetin biosynthesis and provide new insight to physical function of BR pathway.

樱花素是重要的黄酮类植保素，在水稻免疫稻瘟病菌侵染方面发挥重要作用。油菜素甾醇（BR）作为生长促进型植物激素，因其在植物生物/非生物胁迫中的重要功能而备受关注。目前并没有BR途径参与调控樱花素生物合成的相关报导。我们发现，外源性油菜素内酯处理诱导水稻樱花素合成关键酶基因OsNOMT表达及最终产物樱花素积累；BR途径转录因子OsBZR1能够结合OsNOMT的启动子，并促进其转录活性。这些结果表明BR途径可能在樱花素生物合成方面具有重要作用。本项目将通过分子生物学和遗传学等手段深入研究BR调控樱花素生物合成的分子机理，重点解析OsBZR1蛋白对OsNOMT基因的直接调控及这种调控机制在水稻抵御稻瘟过程中的作用。本研究将BR信号途径与植保素联系起来，有助于我们深入了解樱花素生物合成的分子调控机制，丰富人们对BR途径生理功能的认识，为实际生产过程中BR的应用提供理论基础。

樱花素是重要的黄酮类植保素，在水稻免疫稻瘟病菌侵染方面发挥重要作用。油菜素甾醇（BR）作为生长促进型植物激素，因其在植物生物/非生物胁迫中的重要功能而备受关注。目前并没有BR途径参与调控樱花素生物合成的相关报导。本研究发现外源性BR处理诱导水稻樱花素合成关键酶基因OsNOMT表达及最终产物樱花素积累。酵母单杂、凝胶阻滞、双分子荧光报告系统和染色质共沉淀实验表明BR途径转录因子OsBZR1在植物体内外结合OsNOMT的启动子，并促进其转录活性。经BR处理后，OsNOMT表达量及樱花素含量在OsBZR1过表达水稻Osbzr1-D中高于而T-DNA插入突变体Osbzr1-T中低于野生型对照，与此一致的是，Osbzr1-D的稻瘟病菌发病程度低于对照，而Osbzr1-T高于对照。构建OsNOMT Crisp/cas9突变体Osnomt，Osnomt中检测不到樱花素同时BR诱导的稻瘟病抗性也受到抑制。上述结果表明BR诱导的樱花素积累和稻瘟病抗性依赖 OsBZR1对OsNOMT的表达调控。这种转录调控及其介导的水稻抗病性完善了BR与樱花素途径的调控网络体系，为解析植物如何整合激素（BR）和次生代谢物（樱花素）从而平衡生长与免疫之间的矛盾提供新视野。