植物几丁质酶在抗真菌病害基因工程中的应用

植物几丁质酶因能水解真菌细胞壁的主要成分几丁质 ,在抗植物真菌病害反应中发挥了重要的作用。本文对植物几丁质酶的特性、分类、基因的诱导表达及其基因在抗真菌病害基因工程中的应用等进行了阐述 ,指出植物几丁质酶在抗真菌病害基因工程中的巨大应用前景     

真菌源几丁质酶在植物抗真菌病害中的应用

几丁质酶可以降解大多数真菌细胞壁,阻止或中断真菌在植物体内的侵染、定殖和扩展,在抗真菌病害的研究方面受到广泛关注。本文综述了真菌源几丁质酶的特性,对真菌的抑制作用机制,转几丁质酶基因植株的抗性评价,产几丁质酶菌株和相关制剂在生物防治方面的应用,并对其在生产上的发展前景进行了展望。     

植物抗病基因工程研究进展（Ⅰ）──植物抗病毒基因工程

植物病原真菌、细菌、病毒常年危害农作物，给农业生产带来巨大损失，而防治病害的最有效措施是抗病育种。生物技术的发展给抗病育种开辟了新途径。本文分三大部分综述了国内外抗病毒病害、抗细菌病害、抗真菌病害基因工程的研究进展，包括转病毒基因成分（ＣＰ基因、复制酶基因、反义ＲＮＡ、ｓａｔＲＮＡ），转植物抗生物质编码基因和转核酶基因的抗病毒病植株；转溶菌酶基因、转抗菌肽基因、转解除细菌毒素基因的抗细菌病害植株；转芪合成酶基因、转植保素和木质素的关键合成酶基因、转几丁质酶基因、转葡聚糖基因、转ＲＩＰ基因的抗真菌病害植株等研究所取得的成果。     

链霉菌几丁质酶基因分子检测、克隆及原核表达

随着分子生物学的发展,近几年生物防治分子水平的研究也发展很快,在植物抗性基因和病原菌无毒基因的鉴定与分离、真菌酶抑制剂、抗真菌蛋白质等方面取得了很大进展。在抗真菌蛋白方面, 报道最多的是几丁质酶,它催化几丁质的水解,从而破坏植物病原真菌细胞壁的主要组分。链霉菌是一类重要的天然抗生素和几丁质酶生产菌,能分泌多种胞外酶,如纤维素酶、几丁质酶和木聚糖酶等,以分解和利用土壤环境中的多种有机质。本试验建立的PCR分子检测方法,可以从土壤细菌中直接筛选产生几丁质酶的链霉菌菌株,发掘几丁质酶资源。在此基础上克隆了一株链霉菌菌株的几丁质酶基因,并在大肠杆菌中进行了表达。     

豇豆几丁质酶纯酶液对不同真菌的作用

几丁质酶(EC 3.2.1.14)广泛存在于植物中,当受到病原菌侵染或其它诱导因子诱导时,植物体内几丁质酶活性显著提高。菜豆纯几丁质酶具抗Trichoderma viridae活性,转菜豆几丁质酶基因的烟草植株增强了对Rhizoctonia solani的抗性。作者研究了经诱导、提纯的豇豆几丁质酶对不同真菌的作用,为开展抗真菌病基因工程研究奠定了基础。 1 材料与方法     

木霉几丁质酶及其基因的研究进展

现已报道8种木霉的39个几丁质酶基因,其中22个为42kD内切酶基因.这些42kD内切酶基因的核苷酸序列及其编码的前体蛋白的氨基酸序列极为相似.42kD几丁质酶基因开放阅读框一般有3个内含子,前体蛋白一般有约22AA的信号序列,引导输出.成熟蛋白具有催化域、磷酸化域和耱基化域.基因的表达是诱导型的,受几丁质及真菌几丁质细胞壁的强诱导,受代谢物阻遏.转入植物的木霉几丁质酶基因可正确表达.本文就木霉生防菌株几丁质酶及其基因克隆、几丁质酶基因结构和功能、几丁质酶基因的表达和调控,以及木霉几亍质酶的生防应用前景等几方面进行了综述.     

高效产几丁质酶微生物的分离和筛选

正几丁质酶是具有生物催化活性、能水解几丁质的一类水解酶,许多微生物可通过胞外诱导产生该酶。几丁质广泛存在于植物病原菌、线虫卵和昆虫的细胞壁中,防治植物土传病害时,在土壤中加入几丁质可以刺激土壤微生物胞外分泌几丁质酶,从而抑制病虫害发生(郑秀丽等,2006;孙建波等,2010)。     

转抗真菌基因水稻对纹枯病的抗性表达分析

采用人工接种和酶活性测定的方法,研究转入几丁质酶基因等1～4个抗真菌基因的13个转基因水稻株系对纹枯病的抗性和几丁质酶活性变化规律.结果表明:13个转基因水稻株系的抗性均显著高于非转基因亲本.母本抗性水平不同或者导入单个及多个抗真菌基因的转基因水稻中均可筛选出抗性优良的株系;转基因水稻病情指数的变异系数为21.93～69.32,高于非转基因亲本的14.37～47.00,表明转基因水稻的抗病性更容易变异.对转基因水稻几丁质酶的活性分析结果表明,除1个转基因水稻株系的酶活性与非转基因亲本相同外,其它转基因水稻酶活性均高于非转基因亲本,但酶活力高低与转基因水稻株系间抗病性的高低无显著的相关性.     

木霉几丁质酶及其对植物病原真菌的拮抗作用

 木霉(Trichoderma spp.)作为重要的植病生防因子(biocontrol agents)一直受到普遍关注。木霉菌株产生的包括几丁质酶在内的细胞壁降解酶,在木霉重寄生中起重要作用。本文论述木霉几丁质酶的种类、诱导产生、理化特性及其对植物病原真菌的拮抗作用,并对木霉几丁质酶及其基因的生防应用进行讨论。     

通过染色体整合几丁质酶基因提高伯克氏菌生防能力

为了提高伯克氏菌Burkholderia vietnamiensis的生防能力,通过Tn5转座子介导,将其携带的来自枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis的几丁质酶基因整合到野生伯克氏菌B418染色体DNA上,获得工程菌株B418-37。对获得的转化子进行Southern杂交和几丁质酶活性检测,结果证实几丁质酶编码基因已整合到伯克氏菌B418-37染色体DNA上并能表达几丁质酶。生物学特性研究发现几丁质酶基因整合到伯克氏菌染色体中,没有影响野生菌的解磷、解钾、固氮及其在植物根际的定殖能力。平板抑菌试验和温室盆栽试验显示,与野生型相比,该工程菌株对多种病原真菌的抑菌效果增强,说明几丁质酶在植物病害的防治中具有重要作用。上述结果说明通过染色体整合几丁质酶基因是获得多功能生防工程菌的有效途径之一。     

利用转基因植物防治真菌病害的策略

新开发的限制性片段长度多态性技术和基因转移技术都可用于抗真菌病害的新品种培育。本文就与此相关的小种—品种专化性的抗性特征,非特异抗性的两组分系统,对真菌有毒性的化合物包括植物抗毒素,钝化核糖体的蛋白质,抗真菌的蛋白质和真菌酶的抑制物等作了较详细的介绍。     

几丁质酶基因和β-1.3-葡聚糖酶基因的克隆及双价基因在枯草芽胞杆菌B-908中的表达

本文综述了几丁质酶和β－１,３－葡聚糖酶的研究历史及特点,几丁质酶和β－１,３－葡聚糖酶的分子生物学方面研究进展,以及几丁质酶基因和β－１,３－葡聚糖酶基因在植病生防方面的应用概况。以几丁质酶产生菌粘质沙雷氏菌Ｓｅｒｒａｔｉａｍａｒｃｅｓｃｅｎｓ和β...     

几丁质酶基因和β-1.3-葡聚糖酶基因的克隆及双价基因在枯草芽胞杆菌B-908中的表达

 本文综述了几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的研究历史及特点,几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的分子生物学方面研究进展,以及几丁质酶基因和β-1,3-葡聚糖酶基因在植病生防方面的应用概况。以几丁质酶产生菌粘质沙雷氏菌Serratia marcescens和β-1,3-葡聚糖酶产生菌环状芽孢杆菌Bacillus circulans为供体菌株,提取其染色体DNA。经Sau3 Al部分酶切后,插入克隆质粒pUC19,分别建立了几丁质酶基因文库和β-1,3-葡聚糖酶基因文库。     

抗菌肽和几丁质酶基因提高烟草对黑胫病菌和赤星病菌的抗性研究

 通过农杆菌介导法将加信号肽修饰的人工合成杂合抗菌肽CEMA基因(SPCEMA),苜蓿防御素基因(AFP),苦瓜几丁质酶基因(CHI)以及SPCEMA-CHI、AFP-CHI、AFP-SPCEMA双价基因导入本明烟(Nicotiana benthamiana),并对转基因烟草T₀和T₁代进行了抗病性检测,比较了不同转基因植株的抗病效果。研究结果表明,转基因烟草对黑胫病菌(Phytophthora parasitica var.nicotianae)、赤星病菌(Alternaria alternata)的抗性均强于非转基因烟草,病情指数差异达极显著水平,其中转AFP-CHI双价基因烟草具有较强的抗性,与单价转基因烟草的抗性差异达显著水平。但各单价转基因以及双价转基因烟草之间对上述病菌并未表现出显著的抗病性差异。结果表明植物源的抗菌肽基因与几丁质酶基因在抗植物真菌病害中具有协同增效作用。     

链霉菌769与百日草黑斑病病菌诱导百日草几丁质酶基因的表达差异

以百日草为试验材料,利用同源基因克隆法克隆到百日草几丁质酶基因片段和actin基因片段,分别用链霉菌769发酵液和百日草黑斑病病菌悬浮液处理百日草植株,通过半定量RT-PCR检测了不同处理的几丁质酶基因表达量的差异.结果表明,链霉菌769发酵液和百日草黑斑病病菌悬浮液均能诱导百日草几丁质酶基因的表达,其最大表达量分别在接种后24 h和6h.百日草黑斑病病菌优先诱导植株体内几丁质酶的表达,而链霉菌769的诱导滞后.当用病原菌处理36 h后喷施链霉菌769发酵液,链霉菌769对几丁质酶基因的诱导表达高峰出现在喷施后的36 h,比单独喷施的诱导表达推迟了12h,暗示了生防菌链霉菌769可以诱导植物的系统诱导抗性,且和百日草黑斑病病菌引发了不同的信号转导通路,以减轻由病原菌侵染引发的植物病害.     

黄蓝状菌几丁质酶基因tfchi1的克隆、表达及抗菌活性

 为研究黄蓝状菌（Talaromyces flavus）几丁质酶性质和作用,通过RT PCR、3′ RACE及5′ TAIL PCR技术克隆了一个黄蓝状菌几丁质酶基因tfchi1,该基因全长为2 561 bp,含有6个内含子,包含一个1 194 bp的ORF,编码397个氨基酸,分子量为43.47 kDa,属于糖苷水解酶第18家族。利用基因重组的方法构建酵母分泌型表达载体pPIC9K/tfchi1,并转化毕赤酵母,筛选得到一株高效表达几丁质酶的工程菌GS TFCHI1 9,甲醇诱导第7 d酶活性最高,达32.29 U·mL-1。SDS PAGE检测纯化重组蛋白的分子量约44 kDa。重组几丁质酶Tfchi1最适反应温度为35℃,最适反应pH值为5.5,在pH 6～8之间稳定。Zn2+、Cu2+对 Tfchi1活性有明显的抑制作用。抑菌活性测定结果显示,Tfchi1可明显抑制敏感植物病原真菌的菌丝生长和分生孢子萌发。该酶在几丁质资源的开发利用和生物防治等领域具有较广的应用前景。     

烟草拮抗链霉菌FT05W基因组测序与几丁质酶家族基因鉴定

链霉菌FT05W是一株对烟草黑胫病等土传真菌病害具有良好拮抗作用的生防放线菌。本研究利用Miseq PE300高通量测序平台对链霉菌FT05W基因组进行序列测定，共获得6914188个reads，通过SPAdes软件对序列进行拼接共得1836个contigs，其基因组全长为7699129 bp，GC比为71%，其中编码基因序列长度为6037181 bp，预测出7434个蛋白编码基因（GenBank登录号：NZ_QGMR00000000），预测编码7323个蛋白。获得的基因注释信息为今后深入开展其在烟草上的生物防治机理研究奠定了重要的基础，有助于推动烟草生防链霉菌功能基因的挖掘与利用，为烟草生防链霉菌FT05W的进一步开发与应用提供理论依据。利用MEGA 6.06构建链霉菌FT05W的几丁质酶家族基因系统发育树，共鉴定出7个几丁质酶家族基因，其中6个为18家族几丁质酶基因，1个为19家族基因。     

姜黄素对朱砂叶螨几丁质酶基因表达的影响

为明确植物源活性物质姜黄素对朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus的杀螨作用机理,克隆并分析了6条朱砂叶螨几丁质酶基因(TcCHTs)的cDNA序列,利用RT-qPCR技术,测定了不同发育阶段的螨体内几丁质酶基因表达的情况,同时研究了姜黄素作用下几丁质酶基因表达的变化。结果表明:6条几丁质酶基因(TcCHIT1、TcCHIT2、TcCHIT3、TcCHT4、TcCHT5和TcCHT6)有不同的结构域,预测其蛋白质分子质量分别为60.80、69.03、104.32、59.75、45.63和49.05 kDa,等电点分别为5.44、8.65、6.23、6.07、6.12和8.27。6条基因的表达量均为幼螨和若螨时期显著高于卵和成螨时期。不同浓度姜黄素处理朱砂叶螨若螨24 h后,6条基因的表达量均有不同程度下调,其中TcCHIT1和TcCHT5的下调更为显著。研究结果表明,姜黄素对朱砂叶螨的杀螨作用机制之一可能是通过抑制几丁质酶的活性,进而影响几丁质的降解过程,最终因螨体壁受损而导致螨不能正常生长发育。     

几丁质酶与大豆抗胞囊线虫关系初步研究

 几丁质酶作为病原物和寄主植物相互作用中的一种重要蛋白质,已成为在植物抗病虫害研究中的热点。线虫卵壳及表皮的主要组成成分是几丁质,与真菌病原物一样,植物被线虫侵染时,可产生几丁质酶^[1]。     

木霉REMI突变株主要生防酶活性改变及其基因部分序列差异的研究

本文探讨了来源于同一出发菌株木霉T21的不同木霉REMI突变株的主要生防酶活性的改变及其基因部分序列的差异,利用生化技术测定了木霉几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶酶活性,并对这两种酶的基因部分序列进行了分析.结果表明,木霉REMI突变株几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性变化较大;相对于出发菌株T21,菌株Ttrm68和Ttrm31酶活性极显著高于出发菌株T21,而Ttrm94则极显著低于T21.采用简并引物克隆几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶基因的部分序列,发现菌株Ttrm68、Ttrm31在几丁质酶基因中插入了GGTATCGATATCGAC片段,菌株Ttrm94在β-1,3-葡聚糖酶基因中插入了GTC片段.