植物在与病原菌长期的共进化过程中形成了一套复杂的抗病反应机制。利用拟南芥等模式植物，人们对水稻抗病反应机制与生物钟的研究取得了一些进展。但是在农作物如水稻中生物钟与抗病防御反应之间的关系还没有研究。申请人前期研究工作发现拟南芥生物钟与抗病防御有互做关系。 转录因子CDM1在拟南芥抗细菌和真菌病的过程中起到重要的调控作用, 可能介导拟南芥生物钟与防御反应的crosstalk。经过同源比对发现，在水稻中存在一个与拟南芥高度同源的OsCDM1，该蛋白是否在水稻的生物钟与防御反应crosstalk中扮演重要的角色，其功能还未知。申请人和合作者计划通过基因工程和生理生化等实验手段阐明水稻生物钟对免疫反应的调控和OsCDM1在水稻抗病和生物钟之间的关系。该项目不仅将首次阐明节律控制水稻免疫反应，也将通过基因工程等技术手段将生物钟与生物的应激反应相结合，从而为水稻高产提供一定的理论依据。

Plants are challenged by various pathogens on a daily basis. Emerging evidence begins to implicate a role of the circadian clock in plant defense against pathogens. The circadian clock is the internal time measuring machinery critical for plant growth and development. However how it controls plant innate immunity remains largely under-investigated, in particular in crop plants such as rice. Research in the applicant’s laboratory has revealed crosstalk between the circadian clock and defense in Arabidopsis. The goal of this project is to test the hypotheses that the circadian clock of rice regulates disease resistance to the fungal pathogen Magnaporthe oryza and that a rice gene (OsCDM1) plays a similar role as its close homolog the Arabidopsis CDM1 gene in mediating crosstalk between the circadian clock and defense. We will further test the role of circadian clock in influencing rice fitness in the presence of pathogens. The applicant will collaborate with Dr. Zuhua He at SIPPES, who is an expert in studying rice innate immunity, to elucidate the role of rice circadian clock in defense control. This project will not only benefit fundamental biology by for the first time elucidating circadian control of rice immunity but also facilitate practical applications by generating transgenic plants expressing a key gene that could integrate temporal information with biotic stress responses, thus possibly leading to better fitness and higher yield in rice.

植物在与病原菌长期的共进化过程中形成了一套复杂的抗病反应机制。生物钟是一种内在的时间控件，结合环境变化调控植物生长发育。最近研究揭示了拟南芥中生物钟在对抗病防御响应方面的调控功能。这些生物钟基因在水稻和拟南芥中高度保守。那么，生物钟是否也会影响水稻对病原菌尤其是稻瘟病菌的防御反应。本研究通过基因工程和生理生化等实验手段，阐明水稻生物钟在稻瘟病菌防御方面的功能。我们目前取得的进展如下：1) 研究了GI 基因在水稻和拟南芥生物钟调节及抗病调控方面的功能。2) 研究了水稻 OsCDM1 基因的功能。3) 利用融合荧光素酶报告基因的生物钟基因启动子构建水稻生物钟报告基因体系。4) 利用RNA-Seq技术对接种稻瘟病菌不同时间点的水稻植株及相应时间点清水处理的水稻植株进行转录组测序，旨在鉴定与筛选和水稻生物钟调节及抗病调控相关的关键基因。 增强水稻抗病性是提高水稻产量以及保证我国以及多个其它国家农业可持续发展的关键。然而，通过抗病基因遗传转化过表达抗病基因通常可造成防卫反应的持续激活，进而影响水稻生长，降低产量。因此，探寻协调植物生长和抗病反应的基因，具有重要的研究价值。如果可以通过操作生物钟和植物防卫反应互作的调控基因，促进水稻对时间信息和生物胁迫的整合，将能更好的调节水稻的生长和防卫反应的平衡。这项 工作是第一次涉及这方面的研究。 我们的研究结果为将来进一步更深入探讨生物钟在植物抗病中的作用奠定基础。