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水稻(Oryza sativa)是世界上主要的粮食作物，在亚洲被广泛地种植。在影响水稻产量的因素中，稻瘟菌引起的病害不可忽视，往往造成水稻严重减产，威胁了世界粮食安全。如何有效地控制稻瘟病，增加水稻产量，是目前农业生产上亟需解决的一个难题。因此，研究稻瘟菌和水稻的相互作用，了解水稻的抗病机制，为培育优质抗病水稻品种提供理论依据，显得刻不容缓。 乙烯是影响植物生长和衰老的一种重要激素，尽管有研究表明乙烯在水稻抗稻瘟病过程中可能起积极的作用，但乙烯信号途径是否参与了水稻抗病性提高及其作用机制并不明确。本研究中，我们通过RNA-seq分析抗病水稻品种地谷(DG)和感病水稻品种丽江新团黑谷(LTH)在接种稻瘟菌后基因表达情况，发现活性氧和乙烯相关基因的表达在稻瘟菌处理前后有较大差异。我们测定了这两个水稻品种在接种稻瘟菌前后的乙烯释放量，发现稻瘟菌处理后DG中的乙烯释放量远高于LTH。同样，在敏感品种日本晴中，稻瘟菌处理24 h后的乙烯释放量也显著高于对照组。因此，以上结果表明在稻瘟菌侵染过程中，抗性水稻品种中乙烯的积累量高于敏感品种。 为了深入研究乙烯在水稻抗稻瘟菌中所起的作用，我们用稻瘟菌处理乙烯信号传导途径的关键组份EIN2缺失的突变体Osein2-2(ethylene-insensitive2)和过表达EIN2的转基因植株OsEIN2-Ox44(ethylene-insensitive2-overexpression44)，乙烯信号传导途径的转录因子OsEIL1（位于OsEIN2下游）过表达植株OsEIL1-Ox。水稻叶片或叶鞘接种稻瘟菌的结果表明，Osein2-2对稻瘟菌极度感病，而OsEIN2-Ox44和OsEIL1-Ox表现出了对稻瘟菌较强的抗性。 通过叶鞘过氧化氢(H2O2)的DAB染色，我们进一步发现在Osein2-2突变体中，稻瘟菌侵染部位的水稻细胞着色较浅或几乎不着色，而在OsEIN2-Ox44中，水稻细胞着色较深，OsEIL1-Ox中，水稻细胞着色也很强，说明乙烯信号途径的激活促进了H2O2的产生。这个实验表明在稻瘟菌侵染时，Osein2-2中产生的H2O2明显少于OsEIN2-Ox44和OsEIL1-Ox。我们推测，乙烯信号传导途径影响了H2O2的产生。H2O2在抵抗稻瘟菌侵染中起了一定的作用，即Osein2-2积累的H2O2少，导致Osein2-2对稻瘟菌敏感;OsEIN2-Ox44和OsEIL1-Ox中积累的H2O2多，导致OsEIN2-Ox44和OsEIL1-Ox对稻瘟菌有很强的抗性。 通过生物信息学预测，我们发现了乙烯信号途径中几个可能的靶基因，分别是NADPH氧化酶基因OsN1、过氧化物酶基因OsPrx55、OsPrx98以及12-氧代植二烯酸还原酶基因OsOPR4。qRT-PCR结果表明这4个基因在接种稻瘟菌后表达水平显著上调。另外，进一步的体外凝胶阻滞试验显示OsEIL1可以结合到OsOPR4基因的启动子区，推测乙烯信号途径可能激活了这些基因的表达。 综上所述，我们的结果显示稻瘟菌侵染能诱导水稻产生乙烯，从而激活水稻乙烯信号传导途径，水稻乙烯信号传导途径中的转录因子OsEIL1通过调节几个编码NADPH氧化酶和过氧化物酶基因的表达来调控活性氧的产生，最终，活性氧的积累增强了水稻对稻瘟菌的抗性。本研究为阐明乙烯在水稻抗稻瘟菌中所起的作用提供了一种新的解释。