水杨酸在MPIC（Pi2/Pi9,Chimera）介导的水稻白叶枯病广谱抗性中的作用和功能研究

Salicylic acid (SA) plays a central role in plant innate immunity. The chimeric Pi2/Pi9 gene (MPIC) mediated autoimmnity in rice. Our preliminary studies found that MPIC may regulator the SA metabolic pathway which lead to SA accumulation and enhanced resistance to bacteria leaf blight (BLB). In this study, we will reveal the mechanism under MPIC mediated SA accumulation.To determine the role of SA in MPIC mediated BLB resistance, we will generat SA-deficient tansgenic rice by over-expression the OsSAMT1gene in MPIC bacground. Based on the RNA-Seq results of MPIC transgenic plant, we will sift throung the expression of genes which were induced by MPIC. Excavation the key factors invole in MPIC signaling pathway throung analysis gene expression patterns upon pathogen challenge in MPIC、MPIC/OxOsSAMT1 and Pi9 transgenic plants. The nine signle amino acid mutant we obtained in our previous study will used to reveal the key amino acid which determine MPIC mediated BLB resistance in this sthdy.

水杨酸在植物免疫反应中发挥着至关重要的作用。水稻稻瘟病抗病镶嵌基因MPIC诱导了水稻自体免疫防卫反应。初步研究发现MPIC可能通过改变水杨酸代谢途径，导致水杨酸的累积，提高了水稻对白叶枯病的抗性。本研究拟通过分析MPIC基因对SA合成途径上关键基因的影响，来解析SA积累的原因。在MPIC背景下，过表达水杨酸甲酯转移酶基因（OsSAMT1），创制水杨酸缺陷的MPIC水稻，通过对其白叶枯病抗病性的分析，阐明水杨酸在MPIC介导的水稻白叶枯病抗性中的作用。根据MPIC 转基因材料转录组测序的结果，比较分析受MPIC基因诱导表达的基因在白叶枯病菌接种后的MPIC、MPIC/OxOsSAMT1、和Pi9材料中的表达特异性，挖掘MPIC基因激活的抗病信号通路关键因子。利用9个MPIC蛋白的单氨基酸突变体材料，分析其SA含量、稻瘟病和白叶枯病的抗病性，阐明决定MPIC白叶枯病广谱抗病性的关键氨基酸位点。

水杨酸（SA）在植物免疫反应中发挥着至关重要的作用。水稻稻瘟病抗病镶嵌基因MPIC（Pi2/Pi9, Chimera）诱导了水稻自体免疫防卫反应。本研究发现MPIC影响水杨酸代谢途径，导致水杨酸的累积，提高了水稻对白叶枯病的抗性。对MPIC转基因材料中的SA合成和代谢关键基因的表达分析发现，水杨酸合成途径关键基因OsPAL1的表达显著上调而水杨酸甲酯转移酶基因OsSAMT1显著下调。MPIC材料中水杨酸的合成增加同时水杨酸甲酯转化减少，最终导致水杨酸的积累。在TP309中过表达水杨酸甲酯转移酶基因OsSAMT1（OsSAMT1ox），其水杨酸含量和对白叶枯病的抗性均显著低于野生型TP309。OsSAMT1ox与MPIC材料杂交后获得的水稻材料OsSAMT1ox/MPIC的水杨酸含量与白叶枯抗性显著低于MPIC材料。根据序列比对的结果，MPIC蛋白和Pi9蛋白仅存在9个氨基酸的差异。通过单氨基酸突变体的表型和抗性鉴定结果发现第133位氨基酸由赖氨酸到谷氨酸的突变和第282位氨基酸由缬氨酸到异亮氨酸的突变决定了MPIC基因的白叶枯病广谱抗病性。MPIC基因组成性激活水稻免疫通路上的OsMPK5、OsCDPK7、OsWRKY45和PR基因的表达来提升抗性。