水稻是我国重要的粮食作物,由革兰氏阴性菌黄单胞杆菌水稻变种（Xanthmonas oryzae pv.oryzae,Xoo）引起的白叶枯病是水稻生产上危害严重的细菌性病害。水稻SWEET第三亚族的基因Xa13/OsSWEET11、Xa25/OsSWEET13和11N3/OsSWEET14等被白叶枯病菌的效应蛋白调控表达而引起水稻感病,它们相应的隐性基因xa13、xa25、xa41（t）等则由于启动子的变异而逃避了病原菌的调控,成为一种特殊的隐性抗病基因。目前报道的大量抗性基因的抗病功能是以降低植物的正常农艺性状为代价的,而隐性抗病基因由于其功能缺失所致的代价小越来越成为抗病遗传改良的利用对象。因此,这类基因作用机制的深入研究对于它们在农业生产中的应用具有重要的指导意义。前期的研究工作中,我们证实OsSWEET11通过其位于胞质内的羧基端招募OsHMGB1蛋白进而引起水稻对白叶枯病菌PXO99的感病现象。本研究中,我们发现抑制OsHMGB1基因表达的转基因植株不仅可以增强了PXO99的抗性,同时增强了对PXO339、PXO61和PXO86等白叶枯病菌的抗性,而PXO339、PXO61以及PXO86分别能调控OsSWEET13和OsSWEET14基因并引起水稻感病。通过酵母双杂交和GST pull-down实验发现,OsHMGB1能够与水稻第三亚族的多个SWEET蛋白互作。另外,在IRBB13（xa13/xa13）中通过OsSWEET11的启动子表达第三亚族的SWEET基因均能克服xa13介导的抗性。这些结果说明,水稻第三亚族的多个SWEET蛋白在调控水稻对白叶枯病的防御反应中具有功能相似性,它们都可能通过其羧基端招募OsHMGB1蛋白调控下游的免疫信号。OsHMGB1是一种保守的DNA结合蛋白,水稻基因组编码6个HMGB蛋白,其中OsHMGB710不仅是与OsHMGB1同源性最高的基因,而且病原菌侵染后表现出与OsHMGB1类似的表达模式。在抑制OsHMGB1的转基因植株中,OsHMGB710的表达量却显著上调。与野生型对照相比,功能缺失突变体Oshmgb710对水稻白叶枯病表现为更加感病,超量表达OsHMGB710的转基因植株对白叶枯病的抗性显著增强,而且OsHMGB710的超量表达并未影响OsHMGB1的表达水平。这些结果说明OsHMGB1能够负调控OsHMGB710的表达,而OsHMGB710则在水稻对白叶枯病的防御反应中发挥正调控作用。为了深入解析OsHMGB1基因调控水稻抗白叶枯病的作用机制,对接种后的OsHMGB1-RNAi以及micro-Xa13的转基因植株进行了转录组分析,分别得到了1765和763个差异表达基因。对这些差异基因的功能富集和信号通路富集显示2个基因在抗病反应中表现出较高的相似性,这些相似性体现在它们各自的差异基因主要富集在代谢进程、植物与病原菌互作、转录调控等方面,然而2个材料仅有很少的共同差异基因富集在同一路径。这些结果说明通过OsHMGB1负调控水稻的免疫反应并不是XA13/OsSWEET11蛋白引起水稻对白叶枯病易感病的唯一作用机制。本研究通过酵母双杂交筛选到了OsHMGB1的互作蛋白OsCML3,而OsCML3是一种具有Ca²⁺结合能力的钙调素类似蛋白。本研究通过CRISPR/Cas9基因编辑技术构建了oscml3的功能缺失突变体以研究其在水稻与白叶枯病菌互作的生物学功能。OsHMGB1-RNAi以及micro-Xa13的转录组数据中,包括OsCML3在内多个类钙调素基因显著差异表达,暗示OsHMGB1可能通过偶联钙离子信号通路介导下游的免疫反应。