中国农业科学专题｜云南农业大学谢勇教授课题组探明水解酶基因BGIOSGA023826在稻瘟菌侵染过程中的抗病表型效应

作物抗病虫相关基因的挖掘与利用

本专题鉴定及克隆了参与水稻和大豆抗病虫害相关的基因，阐明了其抗病的分子机制，为培育优质、抗病虫的水稻和大豆新品种提供了理论依据和方法指导。

稻瘟病是由子囊菌（Magnaporthe oryzae）引起的水稻最严重的真菌病害，月亮谷（Acuce）是云南重要的地方水稻种质资源，也是目前元阳哈尼梯田的主栽品种，种植历史已逾百年，却未曾有过稻瘟病大流行的发生。探索其对稻瘟病的抗性机制，明确参与抗性反应过程功能基因的种类、数量、表达特征及其表型效应，有助于保护和利用水稻地方品种。

近期，云南农业大学谢勇教授课题组完成的题为“水解酶基因BGIOSGA023826在稻瘟菌侵染过程中的抗病表型效应”在《中国农业科学》2024年第57卷23期正式发表。

该研究以前期月亮谷-稻瘟菌互作转录组中筛选到与抗病表型高度相关的候选基因BGIOSGA023826为研究对象，首先进行基因克隆及生物信息学分析，然后通过构建过表达载体进行农杆菌遗传转化，获得过表达植株，并进行过表达植株阳性鉴定和抗病表型分析，最后利用实时荧光定量PCR进行过表达植株PR基因表达分析，以及通过酶联免疫测定内源激素含量的变化。

候选基因BGIOSGA023826结构示意图

候选基因BGIOSGA023826为一个水解酶基因，编码354个氨基酸，是不稳定疏水蛋白且不存在跨膜域，不属于膜蛋白，为非分泌性蛋白。

BGIOSGA023826蛋白的二级（A）和三级结构（B）

与日本晴相比，BGIOSGA023826过表达植株对稻瘟病的抗性显著增强。

T₀代转基因植株接种稻瘟菌株G12-2的表型观察

实时荧光定量PCR结果显示，接种后，与日本晴相比，PR基因PR1b、OsNPR1、OsAOS2和转录因子基因WRKY45的相对表达量显著上调，PR1b及茉莉酸合成途径的关键基因OsAOS2在12 hpi表达量持续上调；转录因子基因WRKY45表达量在24 hpi显著上调，至36 hpi时达到峰值，比日本晴上调近2倍。

接种前后抗病防御相关基因的表达量变化

内源激素含量测定结果表明，JA含量在12 hpi升高至263.88 pmol·L^-1，到36 hpi时达到高峰304 pmol·L^-1；水杨酸（SA）含量在24 hpi升高至186.5 pmol·L^-1，36 hpi时达到峰值198.88pmol·L^-1；活性氧（ROS）含量也持续上升，且当ROS在36 hpi达到峰值时，丙二醛（MDA）含量也从40.43 nmol·g^-1增至53.94 nmol·g^-1；而过表达植株的超氧化物歧化酶（SOD）在各接种时段活性差异不大，但在日本晴中呈现上升趋势。

接种G12-2后转基因植株内源激素含量的变化

该研究明确了水解酶基因BGIOSGA023826与PR基因及内源激素含量在稻瘟菌侵染初期的时空表达关系，证明其参与了月亮谷对稻瘟菌侵染的抗病过程。

云南农业大学植物保护学院硕士研究生赵婕和赵龙缘为本文的共同第一作者，谢勇教授为该研究的通讯作者。云南农业大学是论文第一作者及通讯作者单位，该研究获得国家自然科学基金（31260415，31760500）、云南省科技厅重点项目（202301AS070082）的资助。

论文链接：

《水解酶基因BGIOSGA023826在稻瘟菌侵染过程中的抗病表型效应》

引用本文：

赵婕, 赵龙缘, 潘凝辉, 管丽蓉, 杜云龙, 李成云, 王云月, 谢勇. 水解酶基因BGIOSGA023826在稻瘟菌侵染过程中的抗病表型效应[J]. 中国农业科学, 2024, 57(23): 4607-4618.

ZHAO Jie, ZHAO LongYuan, PAN NingHui, GUAN LiRong, DU YunLong, LI ChengYun, WANG YunYue, XIE Yong. Hydrolase Gene BGIOSGA023826 Involved in Regulation of Resistance Process to Rice Blast[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(23): 4607-4618.