·常规信息
基因(座)名称白叶枯病抗性基因; 感白叶枯病基因
Bacterial Blight resistance 13; host disease-susceptibility gene for bacterial blight of rice
基因符号xa13; Os8N3
所在染色体8 (已克隆)
供体材料Chinsurah Boro Ⅱ

Xa13/xa13(AK070510/AK106127/DQ421395/DQ421396/DQ421394, Chu et al. 2006)...

xa13 是1 个隐性抗白叶枯病基因,对其精细定位后找到2个侯选基因,一个是富含脯胺酸的类伸展素蛋白基因的同源基因,另一个是根瘤素基因MtN3 的同源基因xa13 在叶中的表达量很低,但在穗和花药中的表达水平很高。通过RNA干涉抑制xa13 的表达,增强了xa13 介导的抗性,表明xa13 显性等位基因的缺失对白叶枯病抗性是必须的。值得注意的是,从感病品种IR64中鉴定出的显性等位基因Xa13,如果抑制它的表达,在增强对菌株PX099抗性的同时,同时能引起水稻雄性不育(花粉败育),降低结实率。这说明Xa13 基因不仅控制水稻的抗病性,而且控制着水稻的生殖生长。

水稻隐性抗病基因xa13Os-8N3 的等位基因,Os-8N3 属于根瘤素(NODULIN3, N3)基因家族的一个成员,位于第8 染色体。Os-8N3 是一个白叶枯病原菌的感病基因,而隐性等位基因的抗性能够被那些产生III类效应子AvrXa7、PthXo2或PthXo3的病原菌小种破坏,这些效应子均属于类转录激活子(TAL)效应子家族成员。AvrXa7和PthXo3均能激活N3家族另一个成员基因Os-11N3的表达。Os-11N3 插入突变或者被RNA介导沉默后,对那些依赖AvrXa7和PthXo3的致病小种的特异感病性丧失。结果进一步表明,AvrXa7驱动Os-11N3 的表达,并且AvrXa7可以与Os-11N3 启动子特异的结合元件互作结合,这支持了之前预测的TAL效应子特异结合模型。结果表明TAL效应子重复结构域受到了选择,用来克服水稻显性和隐性两种形式的白叶枯抗性。Os-8N3Os-11N3 编码亲缘关系很近的蛋白,这为N3蛋白在促进白叶枯发病过程中发挥特异作用提供了证据支持(Antony et al., 2010)。

病原菌的效应分子是导致植物发病的毒性因子。对于宿主是如何把这种促进病原菌感染的效应子作为靶标的,目前还所知甚少。Xoo 的一个效应子能转录激活感病基因Xa13 表达,从而导致水稻白叶枯病发生。Xa13 编码属于MtN3/saliva 家族的一个不可或缺的质膜蛋白,MtN3/saliva 家族的蛋白在真核生物普遍存在,但是生化功能未知。作者的研究结果表明XA13 和另外两个蛋白COPT1 和COPT5 协作促进铜从木质部的移除(Xoo在木质部扩增和扩散从而使植株发病)。铜是植物必需的微量元素,并且是农业生产上使用的许多杀虫剂的重要成分,能够抑制Xoo 的生长。Xoo 小种PXO99 比其他小种对铜更加敏感,在其感染水稻时伴随着XA13、COPT1和COPT5的激活,这些蛋白可以调节水稻中铜的重新分配。XA13参与铜元素的重新分配帮助我们提出了细菌毒性的机理(Yuan et al., 2010)。

【亚细胞定位】

Xa13定位在细胞膜(Chu et al. 2006)

【生物学功能】

Xa13在花粉发育过程中发挥重要作用,可能也是一个细菌生长介导调控元件。水稻对白叶枯病菌小种PXO99的抗性取决于Xa13xa13表达量,表达量下调,抗性增加(Chu et al. 2006)。

Os8N3 cDNA 全长1516bp,包含有5 个外显子,编码一个由307 氨基酸组成、含有跨膜结构域的蛋白产物。与IR24 相比,在含有对PXO99A 不亲和的R 基因xa13 的品种IRBB13 中,Os8N3 启动子区有多处差异,最主要的是TATA 框前插入了243bp 片段,这可能是Os8N3 在含有xa13 的品种IRBB13 中不受PXO99A 诱导表达的原因。 Os8N3 是水稻细菌性白叶枯病的寄主感病基因,是MtN3 基因家族成员,编码一个膜内在蛋白。Os8N3 的表达受白叶枯病病菌PXO99A 的诱导,同时依赖于Ⅲ型效应基因pthXo1。Os8N3 基因被沉默后表现出对PXO99A 不亲和,效应基因avrXa7 可以使PXO99A 与IRBB13 和Os8N3 基因沉默植株发生亲和反应。Os8N3 在R 基因xa13 的纯合品种IRBB13 中不被诱导表达,可能与xa13 是等位基因。Os8N3 在穗部和花粉中表达量较高,可能在花序和花粉发育中也起作用。
【相关登录号】
contigs及其产物:AP005528BAD13168, AP008214BAF24268, CM000145EEE69066, AP005439BAD13102
基因及产物ID号:DQ421394ABD78942, DQ421395ABD78943, DQ421396ABD78944
cDNAs及其产物:AK106127BAG97588, JN944367AFI71278, AK070510
参考基因组位点:Os08g0535200(RAP-DB, Gramene←→ LOC_Os08g42350(本地MSU-RGAP
参考基因组产物:NM_001068889NP_001062354
uniprot库登录号:Q19VE6, Q19VE8, K4FDI0, Q6YZF3
将本文分享到:
·ONTOLOGY及相关基因
表型特征白叶枯病抗性(TO:0000175), 花粉败育(TO:0000053)
生物进程对细菌的防卫反应(GO:0042742), 花粉发育(GO:0009555)
·参考文献
1Changyan Li;Jing Wei;Yongjun Lin;Hao Chen
  Gene silencing using the recessive rice bacterial blight resistance gene xa13 as a new paradigm in plant breeding
  Plant Cell Reports, 2012, 31(5): 851-862
2Ting Yuan;Xianghua Li;Jinghua Xiao;Shiping Wang
  Characterization of Xanthomonas oryzae-Responsive cis-Acting Element in the Promoter of Rice Race-Specific Susceptibility Gene Xa13
  Molecular Plant, 2011, 4(2): 300-309
3Ginny Antony;Junhui Zhou;Sheng Huang;Ting Lib;Bo Liu;Frank White;Bing Yang
  Rice xa13 Recessive Resistance to Bacterial Blight Is Defeated by Induction of the Disease Susceptibility Gene Os-11N3
  The Plant Cell, 2010, 22(11): 3864-3876
4Meng Yuan;Zhaohui Chu;Xianghua Li;Caiguo Xu;Shiping Wang
  The Bacterial Pathogen Xanthomonas oryzae Overcomes Rice Defenses by Regulating Host Copper Redistribution
  The Plant Cell, 2010, 22(9): 3164-3176
5Zhaohui Chu;Meng Yuan;Jialing Yao;Xiaojia Ge;Bin Yuan;Caiguo Xu;Xianghua Li;Binying Fu;Zhikang Li;Jeffrey L. Bennetzen;Qifa Zhang;Shiping Wang
  Promoter mutations of an essential gene for pollen development result in disease resistance in rice
  GENES & DEVELOPMENT, 2006, 20(10): 1250-1255
6Zhaohui Chu;Binying Fu;Hong Yang;Caiguo Xu;Zhikang Li;A. Sanchez;Y. J. Park;J. L. Bennetzen;Qifa Zhang;Shiping Wang
  Targeting xa13, a recessive gene for bacterial blight resistance in rice
  Theoretical and Applied Genetics, 2006, 112(3): 455-461
7Bing Yang;Akiko Sugio;Frank F. White
  Os8N3 is a host disease-susceptibility gene for bacterial blight of rice
  Proceedings of the National Academy of Sciences, 2006, 103(27): 10503-10508
8Marella Lalitha Shanti;M. L. C. George;C. M. Vera Cruz;M. A. Bernardo;R. J. Nelson;H. Leung;J. N. Reddy;R. Sridhar
  Identification of Resistance Genes Effective Against Rice Bacterial Blight Pathogen in Eastern India
  Phytopathology, 2001, 85(5): 506-512
9A. C. Sanchez;L. L. Ilag;D. Yang;D. S. Brar;F. Ausubel;G. S. Khush;M. Yano;T. Sasaki;Z. Li;N. Huang
  Genetic and physical mapping of xa13, a recessive bacterial blight resistance gene in rice
  Theoretical and Applied Genetics, 1999, 98(6-7): 1022-1028
10G. Zhang;E. R. Angeles;M. L. P. Abenes;G. S. Khush;N. Huang
  RAPD and RFLP mapping of the bacterial blight resistance gene xa-13 in rice
  Theoretical and Applied Genetics, 1996, 93(1-2): 65-70
11T. OGAWA, Luo LIN, R. E. TABIEN and G. S. KHUSH
  A new recessive gene for resistance to bacterial blight of rice
  Rice Genetics Newsletters, 1987, 4(0): 98-100
中国农业科学院作物科学研究所 | 中国水稻研究所
Copyright © 2008 CNRRI. All rights reserved. 中国水稻研究所科技信息中心 版权所有