OsOPR10正调控水稻对稻瘟病和白叶枯病的抗性

【目的】茉莉酸(Jasmonic acid,JA)在植物生长发育和应对(非)生物胁迫中发挥重要功能,12-氧-植物二烯酸还原酶(12-oxo-phytodienoic acid reductase,OPR)是JA生物合成途径中的关键酶。创制OsOPR10转基因水稻,进行稻瘟病和白叶枯病抗性分析,揭示OsOPR10调控水稻抗病的分子机制,有望为水稻抗病育种提供种质资源。【方法】构建OsOPR10的CRISPR/Cas9敲除载体和过表达载体,并分别利用农杆菌介导转化野生型水稻日本晴(Nipponbare,NPB),获得OsOPR10敲除和过表达转基因水稻。对转基因后代进行抗病性、活性氧(ROS)爆发、水杨酸(salicylic acid,SA)与茉莉酸(JA)途径基因表达模式分析。利用激光共聚焦显微镜观察OsOPR10的亚细胞定位,酵母双杂交实验和荧光素酶互补实验获取OsOPR10的互作蛋白。【结果】获得OsOPR10纯合的敲除和过表达植株。接菌试验结果表明,OsOPR10过表达植株对稻瘟病和白叶枯病抗性更强。在几丁质(chitin)和细菌鞭毛蛋白(flg22)诱导后,OsOPR10过表达植株的ROS积累量明显高于野生型。qRT-PCR结果显示,在接种稻瘟菌12h后,OsOPR10过表达植株中JA通路基因(OsAOS2、OsAOC)和SA通路基因(OsPR1a、OsPAL1)较NPB表达上调。亚细胞定位结果显示,OsOPR10蛋白定位于叶绿体。通过酵母双杂交试验获取OsOPR10的互作蛋白OsCYP28。【结论】OsOPR10受稻瘟病菌和白叶枯菌以及外源茉莉酸甲酯与SA诱导。OsOPR10参与了病原菌分子模式触发的免疫途径(PTI),并且正调控水稻对稻瘟病和白叶枯病的抗性。此外,OsOPR10可能通过JA和SA途径介导水稻抗病反应。OsOPR10蛋白定位于叶绿体,与OsCYP28蛋白存在互作。