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        水稻S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因響應(yīng)病原菌及外源激素的表達(dá)分析

        2025-04-16 00:00:00劉茹燕魏炳崢占昭宏吳可建李春霞陶均
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2025年4期
        關(guān)鍵詞:甲硫氨酸外源侵染

        劉茹燕,魏炳崢,占昭宏,等. 水稻S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因響應(yīng)病原菌及外源激素的表達(dá)分析[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2025,53(4):64-72.

        doi:10.15889/j.issn.1002-1302.2025.04.008

        水稻S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因響應(yīng)病原菌及外源激素的表達(dá)分析

        劉茹燕, 魏炳崢, 占昭宏,

        (海南大學(xué)熱帶農(nóng)林學(xué)院/海南省熱帶生物資源可持續(xù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,海南海口 570228)

        摘要:為了解S-腺苷甲硫氨酸合成酶(SAMS)在水稻逆境響應(yīng)過程中的作用,首先分析了水稻中SAMS的家族成員SAM2(ZBS2)、SAM1、METK3、ZBS2L和SAM5的同源性及理化性質(zhì),其次分析了它們在水稻原生質(zhì)體中的定位,最后分析了這些基因響應(yīng)病原菌和植物激素的表達(dá)情況。試驗(yàn)結(jié)果表明,SAMS蛋白具有高度同源性,在水稻細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜和細(xì)胞核中均有表達(dá)。水稻白葉枯病菌侵染下調(diào)ZBS2、SAM5表達(dá),增強(qiáng)METK3、SAM1、ZBS2L表達(dá)。外源激素處理也影響SAMS表達(dá):其中乙烯下調(diào)所有SAMS表達(dá);赤霉素增強(qiáng)METK3表達(dá),但減弱SAM1、SAM5表達(dá);水楊酸誘導(dǎo)METK3表達(dá),但抑制ZBS2、SAM1、ZBS2L和SAM5表達(dá);脫落酸抑制ZBS2、METK3表達(dá)。因此,SAMS家族成員可能調(diào)控水稻的抗性反應(yīng),但功能和機(jī)制存在差異。

        關(guān)鍵詞:S-腺苷甲硫氨酸合成酶(SAMS)基因家族;水稻;抗病響應(yīng);白葉枯病菌;外源激素;基因表達(dá)

        中圖分類號:S435.111;S511.01" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        文章編號:1002-1302(2025)04-0064-09

        收稿日期:2025-01-07

        基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金(編號:32460643)。

        作者簡介:劉茹燕(1999—),女,江西撫州人,碩士研究生,主要從事植物與病原互作機(jī)制研究。E-mail:ruyanliu325@163.com。

        通信作者:陶 均,博士,教授,主要從事植物與病原互作機(jī)制研究。E-mail:taoj2015@126.com。

        作為世界主要糧食之一,水稻(Oryza sativa L.) 長期遭受生物和非生物脅迫。由水稻白葉枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae,Xoo)引起的白葉枯病是嚴(yán)重的水稻病害[1]。在感知到病原體入侵時(shí),植物會(huì)迅速激活一個(gè)復(fù)雜的植物激素信號網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行防御。水楊酸 (SA) 介導(dǎo)植物對生物營養(yǎng)和半生物營養(yǎng)病原體的抗性,而茉莉酸 (JA) 則作用于對抗腐生性病原菌[1-2]。然而脫落酸 (ABA) 參與植物的防御機(jī)制尚未完全探究清楚,有研究表明,JA或ABA單一處理均可增強(qiáng)植物的抗性,但JA和ABA共處理下植物對于病原菌的防御效果不如JA或ABA單一處理有效[3-4]。乙烯 (ET) 在病原菌與植物的相互作用中具有雙重功能:一方面,它能夠促進(jìn)病原菌的侵染;另一方面,ET也是高等植物抗病反應(yīng)中的重要信號化合物,能夠調(diào)控植物的防御反應(yīng)[5]。在高等植物中,ET合成以甲硫氨酸為前體,通過S-腺苷甲硫氨酸合成酶 (SAMS) 合成 S-腺苷甲硫氨酸 (SAM),然后轉(zhuǎn)化為1-氨基環(huán)丙基-1-羧酸 (ACC),最終通過ACC合成ET[6]。其中,S-腺苷甲硫氨酸合成酶 (SAMS) 負(fù)責(zé)S-腺苷甲硫氨酸的合成,在植物響應(yīng)外界脅迫過程中發(fā)揮重要作用。

        SAM廣泛存在于生物體中,并參與多個(gè)生理生化過程。它不僅是ET和木質(zhì)素的合成前體,還能夠響應(yīng)環(huán)境脅迫[7-8]。SAM也可作為植物鐵載體的前體,參與植物體內(nèi)鐵物質(zhì)的運(yùn)輸[9]。此外,經(jīng)脫羧和轉(zhuǎn)氨丙基的作用下,SAM可生成亞精胺、精胺等多胺,參與細(xì)胞生長、凋亡等生理過程[10-12]。在植物受到病原體入侵時(shí),部分多胺被多胺氧化酶 (PAO) 氧化分解,引起下游相關(guān)抗病基因和細(xì)胞死亡相關(guān)基因的表達(dá),進(jìn)而響應(yīng)生物脅迫[13]。

        SAMS也參與植物對外界脅迫的響應(yīng)。外施ABA可降低番茄SAMS基因的表達(dá)[14]。野生大豆GsSAMS轉(zhuǎn)入水稻后,可提高水稻過氧化氫酶活性,進(jìn)而增強(qiáng)水稻的耐鹽性[15]。缺鐵條件下可誘導(dǎo)擬南芥(Arabidopsis thaliana)根部2個(gè)SAMS基因AtSAM1和AtSAM2表達(dá),導(dǎo)致ET產(chǎn)量增加[16]。此外,其他蛋白也可調(diào)控SAMS,影響SAM和ET含量[17-18]。在水稻中,F(xiàn)-box蛋白OsFBK12靶向降解OsSAMS1,影響ACC合成,進(jìn)而調(diào)節(jié)葉片衰老和種子大?。?9]。在不同植物中,SAMS的生理生化功能有所差異,如大麥HvSAM3可增強(qiáng)植物耐鹽性和耐旱性,擬南芥AtSAM3可促進(jìn)花粉管的生長[20-21]。

        在抗病方面,如SA、JA和ET等防御相關(guān)植物激素的生物合成可調(diào)控植物的抗病響應(yīng)[22]。作為植物激素ET生物合成的副產(chǎn)物,氰化物可通過限制植物組織中病原菌的生長,進(jìn)而增強(qiáng)植物對稻瘟病菌的抗性[23]。SAM1不僅通過多胺和H2O2增強(qiáng)番茄對堿脅迫的耐受性,也可增加ET含量,提高水稻抗稻瘟病的能力[24-25]。然而,不同物種所具有的SAMS基因種數(shù)有所不同,Ahmadizadeh等認(rèn)為,水稻有6個(gè)SAMS基因[26]。但是,目前對于水稻中SAMS基因家族是否受外源激素調(diào)控、是否參與抗水稻白葉枯病仍不清楚。因此,本研究通過生信分析、水稻原生質(zhì)體亞細(xì)胞定位、基因差異表達(dá)等分析探究水稻SAMS基因家族成員在水稻抗病及激素響應(yīng)中的作用,為深入揭示該基因家族的調(diào)控功能奠定基礎(chǔ)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        1.1.1 植物材料、菌株和質(zhì)粒 試驗(yàn)于2024年8—12月在海南大學(xué)海南省熱帶生物資源可持續(xù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。水稻TP309和ZH11為筆者所在實(shí)驗(yàn)室種植并保存,水稻白葉枯病菌 PXO99A由筆者所在實(shí)驗(yàn)室保存[27],大腸桿菌DH5α購買于北京博邁德公司。本研究中所用質(zhì)粒包括pRTVnGFP、ZBS2-GFP、SAM1-GFP、METK3-GFP、ZBS2L-GFP、SAM5-GFP。

        1.1.2 引物 本研究所用引物由生工生物科技有限公司合成,如表1所示。

        1.2 試驗(yàn)方法

        1.2.1 水稻原生質(zhì)體亞細(xì)胞定位 利用引物92osBifcF/R、SAMS1BiFcF/R、SAMS3BiFcF/R和SAMSlikeBiFcF/R分別擴(kuò)增并純化回收目的基因ZBS2、SAM1、METK3、ZBS2L和SAM5。通過無縫克隆技術(shù),將目的片段連接在KpnⅠ酶切后的水稻原生質(zhì)體亞細(xì)胞定位相關(guān)載體pRTVnGFP上,獲得正確的重組載體菌株ZBS2-GFP、SAM1-GFP、METK3-GFP、ZBS2L-GFP和SAM5-GFP。利用天根生化科技(北京)有限公司的無內(nèi)毒素質(zhì)粒大提試劑盒提取重組質(zhì)粒ZBS2-GFP、SAM1-GFP、METK3-GFP、ZBS2L-GFP和SAM5-GFP,并置于-20 ℃保存。

        以水稻TP309幼苗為材料,參照PEG法制備水稻原生質(zhì)體,并進(jìn)行適當(dāng)修改[28]。將剝殼消毒的水稻TP309種子置于1/2MS固體培養(yǎng)基(2.15 g/L MS、10 g/L蔗糖、8 g/L 瓊脂,pH值=5.8)中,暗培養(yǎng)12~14 d。將水稻莖切片后,先置于109.302 g/L 甘露醇中平衡10 min,然后浸于酶解液(109.3 g/L 甘露醇、1.9 g/L 2-嗎啉乙磺酸、3 g/L 纖維素酶RS、7.5 g/L 離析酶 R10、1 g/L 牛血清白蛋白、0.147 g/L CaCl2·2H2O和0.03% β-巰基乙醇) 50 r/min 下酶解3.5 h。利用篩網(wǎng)過濾溶液,獲得濾液,室溫下100 g離心5 min,棄上清。加入10 mL W5(0.391 g/L 2-嗎啉乙磺酸、 0.373 g/L KCl、 9 g/L NaCl和18.4 g/L CaCl2·2H2O)潤洗沉淀,再次離心去上清。最后加入2 mL MMG(109.302 g/L 甘露醇、3.05 g/L MgCl2·6H2O和0.781 g/L 2-嗎啉乙磺酸),重懸原生質(zhì)體,并置于室溫暗處保存。

        向100 μL原生質(zhì)體懸浮液中加入10 μL的 0.5 g/L 質(zhì)粒混合液(1 ∶1混合),輕搖混勻。然后,加入110 μL PEG-CaCl2溶液(145.748 g/L 甘露醇,0.4 g/L 聚乙二醇4000和0.781 g/L CaCl2·2H2O),輕彈混勻,室溫暗處轉(zhuǎn)化15 min。加入440 μL

        W5溶液,上下緩慢顛倒2次,室溫下100 g離心 5 min,棄上清。加入400 μL WI 溶液(109.302 g/L 甘露醇,0.298 g/L KCl和14.702 g/L 2-嗎啉乙磺酸),重懸原生質(zhì)體,室溫培養(yǎng)12~16 h,置于激光共聚焦顯微鏡觀察。

        1.2.2 野生型水稻ZH11接種PXO99A 從-80 ℃冰箱中取出菌株P(guān)XO99A,并在PSA固體培養(yǎng)基(10 g/L 胰蛋白胨,10 g/L 蔗糖,1 g/L 谷氨酸鈉,15 g/L 瓊脂)上活化,28 ℃倒置培養(yǎng)2 d。用無菌槍頭挑取單克隆菌落接種于 5 mL PSA液體培養(yǎng)基(10 g/L 胰蛋白胨、10 g/L 蔗糖、1 g/L 谷氨酸鈉)中,28 ℃、200 r/min過夜培養(yǎng)。用滅菌ddH2O將菌液濃度調(diào)至D600 nm=1.0,通過剪葉法接種ddH2O、PXO99A于生長30 d且長勢一致的野生型水稻ZH11葉片上。接種0、1、8、48 h后分別剪取5 cm水稻葉片,裝于10 mL離心管中,液氮速凍,置于 -80 ℃ 保存。

        1.2.3 野生型水稻ZH11激素處理 選取生長 30 d 且長勢一致的野生型水稻ZH11,分別噴施 150 mL/盆等體積的ddH2O、0.014 47 g/L乙烯利 (ETH)、0.034 64 g/L赤霉素 (GA)、0.013 81 g/L SA和0.026 43 g/L ABA 于水稻葉片上。為使激素附著于水稻葉片上,噴施液中各加入75 μL Silwet L-77。0、1、3 h后分別剪取5 cm水稻葉片,裝于10 mL離心管中,液氮速凍,置于-80 ℃保存。

        1.2.4 RT-qPCR 利用購于艾科瑞公司的SteadyPure RNA提取試劑盒提取植物總RNA,并使用賽默飛世爾科技公司的RevertAid第1鏈cDNA合成試劑盒反轉(zhuǎn)錄獲取cDNA。然后,使用諾唯贊公司的模板示蹤型染料法定量PCR檢測試劑盒配制qPCR反應(yīng)體系(所用引物見表1),分裝于96孔板中,封板并離心。置于美國伯樂公司的CFX Opus 96實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀進(jìn)行檢測分析,反應(yīng)條件為:95 ℃ 預(yù)變性30 s;95 ℃變性10 s,60 ℃退火 30 s,循環(huán)40次。待擴(kuò)增循環(huán)結(jié)束后,進(jìn)入熔解曲線,即先升溫至95 ℃,15 s,再降溫至60 ℃,1 min,最后加熱升溫至95 ℃,15 s。最后,采用循環(huán)閾值法(CT值法,即2-ΔΔCT法)分析基因在不同處理下的相對表達(dá)水平。

        1.2.5 水稻中SAMS的同源性分析 使用NCBI(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)搜索并下載日本晴 (Oryza sativa Japonica Group) 中SAMS家族成員序列,運(yùn)用DNAMAN軟件對它們進(jìn)行氨基酸序列比對分析。借助MEGA 6 軟件對SAMS進(jìn)行同源分析,構(gòu)建進(jìn)化樹。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 構(gòu)建SAMS家族進(jìn)化樹

        SAMS對植物生長發(fā)育至關(guān)重要。本研究以水稻ZBS2的氨基酸序列為參考,發(fā)現(xiàn)水稻有多個(gè)SAMS基因,日本晴共有ZBS2、SAM1、METK3、ZBS2L、SAM5等5個(gè)SAMS基因。該結(jié)果與Ahmadizadeh等的研究結(jié)果[26]相似,區(qū)別在于本研究所鑒定的SAMS以SAM合成結(jié)構(gòu)域?yàn)榛窘Y(jié)構(gòu),不含此結(jié)構(gòu)域的被排除在外。序列比對發(fā)現(xiàn)它們具有高度相似性,其高度保守區(qū)間位于N端(圖 1-A)。進(jìn)化樹分析結(jié)果顯示,這5個(gè)蛋白大體分為2類:Ⅰ類包括 SAM1和METK3;Ⅱ類包括ZBS2、ZBS2L與SAM5(圖1-B)。

        水稻SAMS的分子量在17.8~43.31 ku之間,等電點(diǎn) (pI) 小于7,說明SAMS蛋白為酸性蛋白。此外,這5種蛋白的親疏水性均為負(fù)值且脂肪族指數(shù)偏高,說明它們具有親水性、可接受溫度范圍較寬。SAM5不穩(wěn)定性指數(shù)Ⅱ?yàn)?2.34,表明該蛋白不穩(wěn)定(Ⅱ≥40),而其余蛋白均具有較好的穩(wěn)定性(表2)。

        2.2 SAMS蛋白定位位置

        為確定SAMS蛋白在水稻細(xì)胞內(nèi)的定位,筆者將目的片段ZBS2、SAM1、METK3、ZBS2L、SAM5與gfp序列融合的瞬時(shí)表達(dá)載體,轉(zhuǎn)化水稻原生質(zhì)體,用激光共聚焦顯微鏡觀察綠色熒光信號。結(jié)果顯示,在轉(zhuǎn)入空載GFP的水稻細(xì)胞中,綠色熒光分布于整個(gè)細(xì)胞上。重組質(zhì)粒ZBS2-GFP、SAM1-GFP、METK3-GFP、ZBS2L-GFP和SAM5-GFP轉(zhuǎn)入水稻細(xì)胞內(nèi),綠色熒光分布與空載GFP沒有明顯差異,表明這5種SAMS蛋白在水稻細(xì)胞中無特異性定位,均存在于細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜和細(xì)胞核中(圖2),與其他生物中的SAMS定位相似[25,29]。

        2.3 Xoo侵染改變水稻葉片SAMS基因的表達(dá)水平

        利用Xoo菌株P(guān)XO99A侵染野生型水稻ZH11,分別于0、1、8、48 h后取樣,提取RNA,然后RT-qPCR分析SAMS基因表達(dá)變化(圖3)。與對照(接種水)相比,Xoo侵染顯著抑制了ZBS2基因的表達(dá)(圖3-A)。Xoo侵染1 h后幾乎檢測不到ZBS2的mRNA,8 h后雖然有所回升,但仍處于較低狀態(tài),且一直低于對照。SAM1的mRNA水平僅在接種后 1 h 極顯著低于水處理,8 h與水處理相近,但在接

        種后期極顯著高于水處理。這暗示Xoo侵染先抑制水稻SAM1表達(dá),然后在侵染后期誘導(dǎo)該基因表達(dá)(圖3-B)。在0~48 h期間,Xoo侵染明顯上調(diào)了METK3表達(dá)(圖3-C)。ZBS2L的表達(dá)量顯著高于對照,僅在侵染8 h無顯著差異(圖3-D),說明Xoo侵染可誘導(dǎo)該基因表達(dá)。SAM5的RNA水平在侵染后均顯著低于對照,但隨著侵染時(shí)間的增加,差異性逐漸縮小,說明該基因表達(dá)受Xoo負(fù)調(diào)控。綜上所述,水稻中5個(gè)SAMS基因可能均參與水稻抗病響應(yīng),但各個(gè)基因的具體作用可能是不一樣的,有的可能正調(diào)控水稻抗性(如METK3、ZBS2L),有的可能負(fù)調(diào)控水稻抗性(如ZBS2、SAM5)。

        2.4 ETH、GA、SA和ABA調(diào)控水稻SAMS基因表達(dá)

        外源激素可通過調(diào)控植物體內(nèi)部分基因的表達(dá),進(jìn)而影響酶活性,達(dá)到調(diào)節(jié)植物生長、耐受性等目的[30-31]。本研究采用同一濃度的ETH、GA、SA和ABA處理野生型水稻ZH11葉片,并通過 RT-qPCR 檢測了處理后不同時(shí)間點(diǎn)水稻葉片中SAMS基因表達(dá)的變化情況。

        由圖4-A可知,在不同激素處理下ZBS2基因的表達(dá)變化表現(xiàn)出明顯的差異性。與水處理相比,ETH、SA和ABA處理降低了ZBS2的表達(dá)量。具體而言,ETH和ABA處理后ZBS2表達(dá)量隨著處理時(shí)間的推移而逐漸降低。但SA處理后ZBS2表達(dá)量變化不是特別明顯。GA處理后ZBS2轉(zhuǎn)錄水平呈現(xiàn)先增加后降低的特征。這表明ETH和ABA對ZBS2基因表達(dá)具有顯著的抑制作用,而GA可能在處理早期快速促進(jìn)ZBS2的表達(dá)。ETH、GA和SA處理后SAM1表達(dá)量均顯著低于水處理,說明這些激素抑制了該基因的表達(dá)。但ABA處理下,SAM1基因在1 h表現(xiàn)出較高的表達(dá)量,隨后表達(dá)量逐漸下降,并顯著低于水處理組(圖4-B)。這一變化表明,ABA在調(diào)控SAM1基因的表達(dá)上可能具有一定的時(shí)效性。ETH和ABA處理顯著抑制了METK3表達(dá),而GA和SA處理則顯著上調(diào)METK3表達(dá)(圖4-C)。該結(jié)果暗示,ETH和ABA可能通過抑制METK3的表達(dá),干擾其相關(guān)的代謝途徑,而GA和SA則可能通過激活該基因的表達(dá),促進(jìn)其代謝產(chǎn)物的合成。由圖4-D分析可知,ETH和SA處理后ZBS2L基因的表達(dá)量明顯低于水處理;ABA處理后1 h該基因表達(dá)量顯著高于對照,隨后才逐漸降低;GA處理后ZBS2L的表達(dá)水平在初期顯著低于水處理,隨后逐漸上升,與ABA作用效果正好相反。ETH、GA和SA處理后SAM5基因表達(dá)量均顯著低于水處理。與水處理相比,在ABA處理后1 h時(shí)SAM5表達(dá)量較低,而在3 h后顯著高于水處理(圖4-E)。這表明ABA可顯著促進(jìn)SAM5的表達(dá),但響應(yīng)速度較慢。綜上所述,不同外源激素(ETH、GA、SA、ABA)對水稻SAMS基因的表達(dá)均具有顯著的調(diào)控作用。

        3 討論與結(jié)論

        SAM在植物中參與多種重要生物途徑,包括ET和多胺等的生物合成、甲硫氨酸代謝、轉(zhuǎn)甲基化和轉(zhuǎn)硫化等[21,32]。作為植物體內(nèi)合成SAM的關(guān)鍵酶,SAMS由一個(gè)多基因家族編碼,不同植物中的SAMS基因具有不同的表達(dá)模式,且其生理功能也存在差異。氨基酸多序列比對和系統(tǒng)進(jìn)化樹分析(圖1)表明,水稻的ZBS2、SAM1、METK3、ZBS2L、SAM5蛋白具有高度的同源性,可能具有相似的生理生化功能。此外,這5種蛋白具有相似的理化性質(zhì),包括酸性、親水性強(qiáng),以及較寬的適用溫度范圍等(表2)。ZBS2、SAM1、METK3、ZBS2L和SAM5在水稻細(xì)胞中并未表現(xiàn)出特異性定位,均存在于細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜和細(xì)胞核中(圖2),這表明SAMS可能在細(xì)胞內(nèi)的多個(gè)部位發(fā)揮著功能。

        有研究表明,植物SAMS受外界脅迫因子調(diào)控,并在植物免疫反應(yīng)中發(fā)揮作用。水稻矮縮?。╮ice dwarf virus,RDV) 侵染可誘導(dǎo)水稻SAM1基因的表達(dá),增加SAM1蛋白含量,從而誘導(dǎo)誘導(dǎo)ET的合成,增強(qiáng)水稻感病性[33]。因此,ET通常被認(rèn)為是促進(jìn)植物感病性或加劇病害的信號分子。但是,針對不同病原物,同一個(gè)基因在免疫應(yīng)答中的功能可能不同。例如,SAM1基因缺失同樣會(huì)削弱水稻對稻瘟病的抗性,但能增強(qiáng)水稻對矮縮病的抗性[25,33]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),接種Xoo后水稻ZBS2和SAM5基因的表達(dá)量明顯下調(diào),METK3和ZBS2L的表達(dá)量明顯上調(diào),SAM1表達(dá)量則先下調(diào)后上調(diào)(圖3)。這與RDV處理的結(jié)果較為一致,這表明ZBS2和SAM5可能通過激活與免疫反應(yīng)相關(guān)的基因,增強(qiáng)水稻的免疫能力,而SAM1、METK3和ZBS2L則可能通過抑制免疫相關(guān)通路,削弱水稻的免疫能力,從而增加Xoo的侵染率。

        作為植物免疫的重要調(diào)節(jié)因子,植物激素水平變化能夠調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng),保護(hù)植物免受病原菌侵害。病原菌與植物互作方式不同,導(dǎo)致不同激素對植物抗病性的影響也存在差異。在小麥中,ET的生物合成能夠增強(qiáng)其對小麥白粉病菌(Blumeria graminis)的抗性[34]。然而,OsEDR1基因的過表達(dá)雖然正調(diào)控ET合成,但會(huì)降低水稻對Xoo的防御能力[35]。此外,GA失活酶EUI負(fù)調(diào)控GA水平和水稻抗病性,說明GA可能抑制水稻抗病力[36]。SA通過上調(diào)煙草PR1a、PAL等抗病相關(guān)基因表達(dá),從而增強(qiáng)煙草對煙草花葉病毒的抗性[37]。同時(shí),SA激活的WRKY轉(zhuǎn)錄因子正調(diào)控植物對丁香假單胞桿菌的抗性,但負(fù)調(diào)控植物對灰霉菌(Botrytis cinerea)的抗性[38]。在擬南芥中,VQ1過表達(dá)提高植物ABA水平,增強(qiáng)植物抗病性[39]。然而,ABA的信號傳導(dǎo)也可負(fù)調(diào)控?cái)M南芥的防御基因表達(dá),削弱植物對黃瓜萎蔫菌的抗性,其中許多防御基因也受ET調(diào)控[40]。不同植物激素信號之間相互作用,介導(dǎo)植物脅迫反應(yīng)。例如,GA通過降解DELLA蛋白來影響ET信號通路,SA可通過降低ACC和ACC合成

        酶活性來減少植物ET的合成,ABA則可以抑制擬南芥ACS4和ACS8的轉(zhuǎn)錄來抑制ET的合成[41-45]。本研究發(fā)現(xiàn),外源激素ET、SA和ABA能夠下調(diào)ZBS2的表達(dá)(圖4-A),表明這3種激素可能通過抑制ZBS2的表達(dá),影響ET的合成。作為ET合成的正調(diào)控因子,SAM1的表達(dá)受到ET、GA和SA的負(fù)調(diào)控(圖4-B),這暗示ET、GA和SA可能通過抑制ET的合成,進(jìn)而影響植物的抗病性[25]。此外,ET和ABA可負(fù)調(diào)控METK3的轉(zhuǎn)錄水平,而GA和SA則表現(xiàn)出相反的調(diào)控作用(圖4-C),這表明ET、ABA與GA、SA之間可能存在拮抗作用。同時(shí),ET和SA通過抑制ZBS2L和SAM5的表達(dá),從而影響植物的抗病性。

        總之,外源激素能夠調(diào)控水稻SAMS基因的表達(dá),影響植物ET的合成和抗病性。盡管這些結(jié)果為理解SAMS在水稻中的作用提供了重要的研究依據(jù),但外源激素是否通過調(diào)控SAMS基因的表達(dá)來影響植物的免疫反應(yīng),仍需進(jìn)一步的研究。

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