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水稻(Oryza sativa L.)是世界重要的粮食作物之一,然而水稻白叶枯病(Xanthomonas oryzae Pv.Oryzae,Xoo)是水稻最严重的细菌性病害,每年造成严重的产量损失。疣粒野生稻是我国三种野生稻之一,具有丰富的遗传多样性,保存了许多栽培稻不具有或者已消失的抗性基因,尤其是在整个生长期中都对白叶枯病高抗甚至免疫。但由于疣粒野生稻的相关基础研究较少,并且与栽培稻的亲缘关系较远,因此很难发掘和利用疣粒野生稻的抗白叶枯病基因。 本论文通过研究比较疣粒野生稻的胚性细胞(即愈伤组织,非特异化)和叶片细胞(已特异化)在受白叶枯病原菌胁迫处理后,其抗病信号物质及抗白叶枯病相关基因的表达情况,了解疣粒野生稻抗白叶枯病能力的发生时期,从而为揭示高抗-免疫白叶枯病机制提供科学依据;同时优化了疣粒野生稻原生质体的制备和培养体系,为后续进行非对称体细胞杂交发掘、转移疣粒野生稻的抗白叶枯病基因到栽培稻奠定基础。 主要研究结果如下: 1.将疣粒野生稻的愈伤组织和叶片用白叶枯病菌PXO99胁迫处理后,检测发现愈伤组织的SA含量和JA含量均高于叶片,且两种细胞的SA的变化量明显,而JA的变化量不明显。 2.利用半定量RT-PCR对疣粒野生稻2个抗病相关基因的表达分析发现,ME207基因在愈伤组织和叶片受白叶枯病原菌胁迫处理前后均有表达,说明ME207基因在疣粒野生稻细胞特异化前后均是组成型表达基因,疣粒野生稻抗白叶枯病能力可能在胚性细胞内已具备;ME281基因在叶片胁迫处理前后各时间点均有所表达,而在愈伤组织中胁迫处理前无表达、胁迫处理后有表达,说明该基因在疣粒野生稻细胞特异化前是诱导型表达基,而在细胞特异化后是组成型表达基因。 3.建立得到了良好胚性悬浮细胞系的培养条件:AA液体培养基+2 mg/L2,4-D+300 mg/L CH+500 mg/L Pro+500mg/L Gln,初始接种量为每25 mL接种0.4 g愈伤组织,继代周期为7d,培养时温度为27.5℃,摇床转速为110 rpm。 4.建立得到了原生质体制备的最佳酶解体系:2.0%纤维素酶+0.1%果胶酶+酶解5 h+800 rpm(5 min),原生质体的产量最高达3.5×106个;培养条件为27.5℃的暗培养,每2d加含1%葡萄糖的KM8P降压培养基,20 d后粳稻02428和疣粒野生稻的植板率分别为2.4%和5.7%。 5.证实了VBL可快速准确的观察原生质体制备及培养过程中细胞壁的变化过程:在酶解过程中,细胞周围发出的蓝色荧光先由分布均匀且荧光强烈,逐步变为分布不均匀(即有些地方变淡有些地方很亮)且强度变淡,最后蓝色荧光消失,说明纤维素逐步被酶解去除;在原生质体培养的过程中荧光情况刚好相反。