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由立枯丝核菌(Rhizoctonia solani Kühn)引起的玉米纹枯病是世界上玉米产区广泛发生、危害严重的病害之一。随着种植密度的提高和高产栽培技术的发展,玉米纹枯病有逐年加重的趋势。玉米纹枯病已经成为阻碍我国玉米高产、稳产、增产的主要限制因素。然而,由于纹枯病抗性资源匮乏,利用主效抗病基因来培育抗病品种受到局限。启动子是决定基因活动的“开关”,利用病原诱导启动子驱动抗病相关基因进行基因工程育种也是一种有效的途径。此前实验室已对两个纹枯病病原诱导启动子PGRMZM2G315431和PGRMZM2G174449进行了功能研究,通过截短实验粗略鉴定到三个携带纹枯病病原诱导核心顺式作用元件的区段,且均未在区间内发现已知的病原诱导元件。本研究通过对三条序列进行相似性分析发现了两个相似序列,GT/CTGA与TATT/AT,两者共同存在于PGRMZM2G315431-1243--1228中,且分别存在于PGRMZM2G174449-490--478与PGRMZM2G174449-574--550之中,从而确定为候选顺式作用元件进行功能验证。通过烟草瞬时表达系统,在接种玉米纹枯病菌后对GFP荧光强度进行检测发现:GTTGA元件能够响应病原菌的诱导,并启动下游报告基因的表达,而将PGRMZM2G315431-1243--1228中的GTTGA元件缺失掉之后,启动子片段对病原菌的响应情况减弱,但并未完全丧失。由此说明GTTGA元件参与到纹枯病菌的响应途径中,而在PGRMZM2G315431-1243--1228中除GTTGA外可能还存在另外一个受纹枯病菌诱导的顺式作用元件,这与之前的相似性分析不谋而合。之后在转基因水稻稳定表达体系中接种玉米纹枯病菌,同样证明GTTGA元件能够被纹枯病菌诱导表达。将GTTGA点突变为GCTGA后,在烟草叶片中仍能检测到较强的荧光信号,说明该突变位点不是顺式作用元件病原诱导活性的关键位点。此外,对GTTGA元件重复次数对其响应能力的影响进行检测后发现,重复两次与三次后,相较于一次重复,病原诱导活性明显上升,但两者相差不大,由此可见,元件经串联重复后诱导活性可以得到提高,但并非无限制累积。将与此相仿,TATAT元件在烟草中瞬时表达后能够检测到荧光信号;而将PGRMZM2G174449-574--550中的TATAT元件缺失掉之后,基本检测不到GFP荧光,说明TATAT元件也是一个受纹枯病菌诱导表达的元件。该结果利用稳定的水稻转基因体系也得到证明。将TATAT点突变为TATTT后,在烟草叶片中仍能检测到较强的荧光信号,说明该突变位点不是顺式作用元件病原诱导活性的关键位点。综上所述,本研究鉴定了两个新的受纹枯病菌诱导顺式作用元件GT/CTGA与TATT/AT,该研究结果为进一步揭示玉米相关基因受纹枯病菌调控的转录机制提供了研究基础,同时为进一步利用基因工程改良作物抗病提供了合成启动子的新资源。