植物病原卵菌效应蛋白RXLR和CRN研究进展

卵菌是一类可以侵染动植物以及微生物的病原菌。植物病原卵菌会导致很多农作物、经济作物产生病害,造成巨大的经济损失。效应蛋白在植物病原卵菌侵染寄主的过程中发挥关键作用。本文概述病原卵菌分泌的效应蛋白RXLR和CRN的挖掘方法、转运机制以及靶标蛋白筛选的最新研究进展。这些信息可为深入揭示效应蛋白RXLR和CRN的致病机理和与寄主互作机制等提供理论指导,也为未来植物抗病育种和绿色防控等提供研究方向和策略。     

利用酵母双杂交技术筛选卵菌效应因子互作蛋白概述

蛋白质是生命活动的执行者,其通过与DNA、RNA、蛋白质、脂类以及多糖等物质结合形成复合体以参与信号转导、防卫反应等复杂的生命活动,因此研究蛋白质之间相互作用可为揭示生命现象本质提供依据。酵母双杂交(Yeast two hybrid, Y2H)系统是筛选互作蛋白最常用的方法,它具快速、灵敏、简便、高效、广泛的优点。卵菌是一类危害严重的植物病原菌,可分泌效应因子,直接或间接与寄主体内的蛋白发生作用从而促进病原菌侵染与定植,引起寄主发病或者干扰、抑制寄主的抗病反应,但目前对于病原卵菌效应因子的寄主靶标以及效应因子增加寄主对病原菌的敏感性机制知之甚少,因此,利用酵母双杂交技术筛选植物病原卵菌效应因子互作蛋白,为探明其致病机制显得尤为重要。     

辣椒疫霉效应因子RxLR101012的表达纯化与结晶初探

植物病原卵菌会分泌一系列的效应分子进入寄主体内,从而促进病原菌的侵染。这些效应分子或在质外体积累或进入宿主细胞内来调控寄主的免疫反应。但效应分子如何逃避寄主的免疫识别,使植物发病的分子机制目前还不清楚。本研究从辣椒疫霉强致病性菌株SD33中克隆分离获得1个效应分子Rx LR101012,利用相关生物信息学软件分析了该效应分子的基因序列,并对其进行了原核表达与纯化,确定了该基因高效表达条件,利用亲和层析、离子交换层析和凝胶过滤层析,获得Rx LR101012高纯度蛋白,得到Rx LR101012蛋白晶体,为后续解析Rx LR效应分子蛋白三维结构,从结构生物学角度探知Rx LR效应分子生理生化功能奠定了基础。     

寄主与病原物互作中小RNA转运机制及应用

灰霉病菌与拟南芥互作中会分泌小RNA进入植物细胞,通过与拟南芥Argonaute 1(AGO1)蛋白相结合,利用寄主的RNA干扰(RNA interference,RNAi)机制沉默寄主的免疫相关基因,从而抑制拟南芥的免疫反应。相反,寄主也会将小RNA转移到病原菌中,从而抑制病原菌的致病力。最近研究发现拟南芥可以通过类似于外泌体的胞外囊泡(extracellular vesicles,EV)将小RNA分泌到真菌细胞中。这些含有寄主小RNA的胞外囊泡在侵染部位积累并被真菌细胞吸收,并转运寄主小RNA诱导沉默真菌关键的致病因子,降低灰霉病菌的致病力。因此,在与病原菌的相互进化中,拟南芥通过外泌体介导的跨界RNA干扰抑制病原菌的侵染。本综述回顾了在多种植物-病原物互作体系中开展的小RNA穿梭转运研究,总结了可能的转运机制,讨论了以跨界RNA干扰技术为基础研发的新型环境友好型"RNA杀菌剂"的可靠性和局限性,对于读者了解新型作物病害防治技术具有重要意义。     

稻瘟病菌效应蛋白与水稻互作研究现状及展望

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，水稻安全生产关乎食品安全问题。由稻瘟病菌引起的稻瘟病是一种世界性的真菌病害，给水稻生产造成严重损失。相较于药物防治，抗病品种的培育与应用是控制该病害最为经济有效的方法。然而，田间稻瘟病菌群体复杂多样、杀菌剂过量施用、气候环境变化等因素造成小种变异迅速，品种的抗性往往只能维持 3~5 年。稻瘟病菌通过无毒基因的变异产生新的生理小种，逃逸或抑制水稻的免疫系统，实现侵染致病。目前已在稻瘟菌中鉴定出 26 个无毒基因，其中 14 个已被克隆，其在病原菌的侵染、定殖和干扰寄主免疫反应过程中发挥重要作用，稻瘟菌效应蛋白和水稻抗性蛋白的互作分子机理研究也不断深入。研究稻瘟菌的致病机理及其与水稻互作的分子机制有助于更好地理解病原菌的作用途径和植物抗病基因响应的免疫反应，以制定更高效、绿色的防治措施。本文综述了近年来稻瘟病菌效应蛋白在水稻细胞转运和分泌的过程、效应蛋白与抗病蛋白互作的研究进展和效应蛋白的区域性分布，讨论和展望了当前研究面临的机遇和 挑战，以期为水稻与稻瘟病菌互作的分子机理研究、抗病育种及病害防控策略提供借鉴。     

卵菌胞内效应子研究进展

卵菌可引起毁灭性的植物病害,在侵染过程中分泌大量的胞内效应子进入植物细胞干扰寄主免疫反应。目前主要针对CRN(crinkling and necrosis protein)和RXLR(R:精氨酸;X:任意氨基酸;L:亮氨酸)两类胞内效应子进行了大量研究。近年来对这两类卵菌胞内效应子的研究进展迅速,极大地推动了我们对卵菌致病机制的认识。本文将从卵菌胞内效应子的进化、转运、功能和作用机制等方面对近年来的进展进行综述,并对今后的研究方向进行展望。     

植物病原真菌效应蛋白研究进展

真菌病原菌能分泌效应蛋白,影响真菌病原菌与植物的相互作用。本文概述了真菌病原菌的生活和侵染方式,以及效应蛋白的基因进化,指出真菌病原菌正是通过对基因组的区隔化完成效应蛋白基因的进化。重点讨论活体营养型、死体营养型、半活体营养型和共生营养型效应蛋白的作用机制和植物适应性,以及效应蛋白的转运、吸收和加工机制,可为研究真菌病原菌与作物的相互作用,并为未来作物抗病改良和病害防控策略的制定提供参考。     

稻瘟菌附着胞分化相关基因研究进展

由稻瘟菌[Magnaporthegrisea(Herbert)Barr,无性世代为Pyriculariagrisea(Cooke)Saccardo=PyriculariaoryzaeCavara]引起的稻瘟病是水稻最严重的真菌病害之一,每年给水稻生产带来重大的经济损失。稻瘟菌与水稻的互作符合基因对基因关系,现已被作为模式系统用于研究病原微生物-植物寄主的互作机理。稻瘟菌致病分子机制的研究不仅为病害的防治奠定理论基础,也为其它植物病原真菌的研究提供借鉴。本文对稻瘟菌侵染结构附着胞分化的相关基因研究进展进行综述。     

辣椒疫霉效应分子RxLR22034的表达纯化及晶体生长

辣椒疫霉(Phytophthora capsici)作为一种重要的植物病原卵菌,侵染寄主植物时能够分泌RxLR效应分子,从而激活或抑制植物的防卫反应,引起植物病害的产生。为了深入研究辣椒疫霉效应分子与植物互作的机制及致病机理,本文从辣椒疫霉菌株SD33中克隆得到了RxLR22034效应分子,以大肠杆菌Rosetta(DE3)为宿主,进行了原核表达与纯化,确定了该基因高效表达条件。通过亲和层析及分子筛层析纯化获得高纯度蛋白,借助坐滴法培养优化获得RxLR22034蛋白晶体,X射线衍射获得2.7?的蛋白晶体数据,为后续解析RxLR效应分子蛋白三维结构,从结构生物学角度探知辣椒疫霉RxLR效应分子生理生化功能奠定了基础。     

西瓜专化型尖孢镰刀菌FonSIX6缺失突变体的构建

病原菌和植物相互作用时分泌效应蛋白（effectors）抑制植物的防卫反应。枯萎病是由尖孢镰刀菌引起的真菌病害,尖孢镰刀菌和寄主相互作用时分泌几个特定的富含半胱氨酸的小分子量蛋白（15.8～29.9 kD）进入木质部启动致病力,称为SIX（secreted in xylem）蛋白,其中,SIX6蛋白是一个效应蛋白。西瓜枯萎病是由西瓜专化型尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum f. sp.Niveurn,Fon）引起的真菌病害。为了明确FonSIX6在侵染西瓜时的作用,克隆了该基因的上下游序列,以潮霉素为筛选标记构建了该基因的缺失突变体载体pDH\|SIX6;将构建好的基因缺失载体转入农杆菌AGL\|1中,通过农杆菌介导的遗传转化和转化子的筛选获得了FonSIX6基因的缺失突变体。     

真菌无毒基因克隆与抗性蛋白互作研究

无毒基因（avirulence genes, Avr）是病原物遗传因子,能诱发寄主植物产生抗病性。真菌Avr基因的克隆、编码产物结构和功能分析,以及与寄主抗性蛋白的互作机制等方面的研究对于深入了解植物的抗真菌病害分子机理具有重要意义。其编码AVR蛋白（又可以称为效应子,effector）通常富含半胱氨酸,效应子通过吸器或侵入丝被分泌到寄主细胞内促发抗性反应。在抗性反应过程中,效应子能直接或间接地被植物细胞相应的抗性蛋白识别,这种识别机制与效应子和抗性蛋白的区段相关。以几个真菌病害为例,综述了近年来有关无毒基因克隆、表达、以及与抗性蛋白的互作机制等方面的主要研究进展,以期为相关研究的深入提供参考。     

裂解多糖单加氧酶在植物病害中的研究进展

植物病原真菌在侵染植物的过程中会分泌细胞壁降解酶来破坏植物细胞壁,以达到成功入侵寄主的目的。研究表明,病原菌分泌的细胞壁降解酶中的纤维素酶、果胶酶、木聚糖酶、几丁质酶、酯酶均参与了植物细胞壁的降解和病原菌致病的过程,但是对于细胞壁降解酶中的裂解多糖单加氧酶在病原菌侵染植物过程中的功能研究较少。根据近年来辅助活性酶类以及属于辅助活性酶类中的裂解多糖单加氧酶的研究进展,综述了辅助活性酶的分布、种类、功能以及裂解多糖单加氧酶植物病害中的作用研究,旨在为辅助活性酶类在植物病害中的功能研究和病害防控提供参考和依据。     

植物病原效应蛋白功能研究方法

植株病原会分泌一些与植物相互作用的效应蛋白,这些蛋白在病原菌与寄主植物互作过程中起着重要作用。结合几种细菌、真菌分泌的效应蛋白研究进展,介绍了用于病原菌效应蛋白研究的试验方法及其独特之处,包括图位克隆、异源表达分析等,提出研究一个单一效应蛋白需要多种分析方法。     

金龟子绿僵菌致病的分子机理研究进展

金龟子绿僵菌(Metarhizium anisopliae)是一类重要的昆虫病原真菌,在害虫生物防治中起着重要作用.与化学农药相比,昆虫病原真菌开发的真菌杀虫剂作用时间持久、无环境污染、对非靶标生物安全,但存在致死时间长,杀虫效率低,防效不稳定等缺点,严重阻碍了真菌杀虫剂的广泛应用,为解决这一问题,从分子水平揭示昆虫病原真菌的致病机理尤为重要.从分子水平阐述了金龟子绿僵菌对寄主的识别与粘附、绿僵菌侵染寄主过程中附着胞的形成、绿僵菌对寄主体壁的穿透机制和绿僵菌进入寄主血淋巴后的适应机制.     

全基因组预测稻瘟菌的分泌蛋白

【目的】分泌蛋白多为病原微生物与植物受体蛋白起作用的激发子和其它致病因子，深入研究分泌蛋白将有助于明确植物与病原微生物互作的分子机制。利用稻瘟菌基因组学研究成果，结合计算机技术和生物信息学的方法，分析其分泌蛋白组学，将有助于全面掌握其致病因子的结构与功能。【方法】利用SignalP对稻瘟菌基因库中所有ORF的N-端信号肽存在与否进行预测，再依次通过Protcomp、TMHMM、big-PI Predictor和TargetP预测程序进行验证，寻找出所有可编码信号肽的基因。【结果】对11 108个稻瘟菌的ORF进行分析，最终预测出共有1 235个ORF可编码分泌蛋白。【结论】经验证此预测方法之可靠性较高，这为深入研究分泌蛋白组学奠定了基础。     

玉米大斑病菌全基因组候选效应分子的预测和分析

大斑病是一种世界性玉米叶部病害,可造成玉米产量严重降低,其致病菌大斑刚毛座腔菌(Setosphaeria turcica)可在叶片形成坏死斑,影响玉米品质并造成严重经济损失。效应分子在植物病原真菌对植物侵染过程中发挥着重要作用。根据玉米大斑病菌Et28A菌株全基因组信息,利用Signal P、TMHMM、Protcomp、big-PI Predictor和TargetP生物信息学软件和预测程序对玉米大斑病菌中11698条蛋白序列进行候选效应分子预测,再通过对上述蛋白半胱氨酸含量、信号肽长度及冗余性分析,获得60个符合条件的候选效应分子,其中大部分为功能未知的假定蛋白。利用生物信息学方法预测出玉米大斑病菌的候选效应分子,为进一步研究效应分子在病原菌与玉米互作中的作用奠定了基础,并为其他病原菌效应分子的预测及分析提供了参考。     

植物病原真菌致病机理研究进展

真菌是最重要的植物病原类群,植物病原真菌致病机理的研究是当今植物病理学领域的热点问题之一,了解植物与病原菌的互作对有效控制病原菌危害和选育抗病品种具有重要意义。本文从病原菌侵染结构(侵染垫、附着胞、吸器)的形成和功能、主要致病因子(细胞壁降解酶、毒素)的产生和作用、侵染过程的分子基础,以及病原菌侵染后植物膜质过氧化、活性氧清除系统和防御酶系统的变化等方面,综合阐述了植物病原真菌致病机理的研究进展,并就目前存在的问题和研究前景进行了展望。     

基因功能研究策略在病原真菌中的应用

昆虫病原真菌是病原真菌中一个大的类群,寄主达5目24科200余种昆虫.以昆虫病原真菌为主的杀虫剂在害虫的生物防治中起着重要的作用,其致病机制一直被人们广泛的研究.随着后基因组时代的到来,大规模基因的功能研究正成为热点,为进一步阐明病原真菌致病机理奠定了基础,因此,基因功能的分析方法也日趋成熟和多样化.对RNA干涉、基因敲除、生物信息学等基因功能分析策略的特异性和优缺点及其在病原真菌中的应用进行了综述.     

尖孢镰刀菌侵染枸杞根系的转录组分析

由尖孢镰刀菌引起的根腐病是枸杞种植中的主要病害之一，为探究尖孢镰刀菌侵染枸杞的分子致病机制，并挖掘其关键致病基因，通过尖孢镰刀菌侵染‘宁杞1号’枸杞根系，于侵染第7天刮取菌样进行转录组测序分析。结果表明，与纯培养菌株相比，在侵染第7天的尖孢镰刀菌中共发现了1 892个显著差异表达基因，其中上调表达基因1 242个，下调表达基因650个；GO富集分析表明，分子功能分类的跨膜转运蛋白和ATP酶活性以及生物学过程分类的跨膜转运可能在尖孢镰刀菌致病过程中发挥了重要作用；KEGG富集分析表明，鞘脂代谢、过氧化物酶体和ABC转运蛋白是尖孢镰刀菌侵染过程的主要代谢途径。此外，通过对比分析编码碳水化合物酶与植物-病原互作相关基因在尖孢镰刀菌侵染前后的表达量，筛选到10个关键致病候选基因。     

基于全基因组预测和分析花生果腐病原菌分泌蛋白

【目的】为分析花生果腐病病原菌-新孢镰刀菌的侵染机制并筛选可用基因。【方法】以全基因组测序结果为基础,根据分泌蛋白与效应因子的特点,采用SignalP、TMHMM、WoLF PSORT及NetGPI等软件一步步筛选,对新孢镰刀菌全基因组12 756条蛋白序列进行了分泌蛋白预测和功能分析。【结果】新孢镰刀菌全基因组编码蛋白中有701条序列具有典型的分泌蛋白特征,占蛋白总数的5.49%,其长度主要分布在101～700个氨基酸范围内。信号肽的分析结果表明,信号肽-3和-1位置的氨基酸相对保守,其切割位点属于典型的A-X-A型。对分泌蛋白功能预测结果表明,656个分泌蛋白获得了功能注释,其功能主要涉及碳水化合物的运输、代谢过程,蛋白翻译后修饰和氨基酸代谢、运输过程。分泌蛋白中效应蛋白预测结果表明,新孢镰刀菌分泌蛋白中共有161个潜在的效应蛋白。【结论】对新孢镰刀菌分泌蛋白的有效预测和功能分析,为筛选新效应蛋白,明确其致病机理,筛选寄主抗性基因奠定了基础。同时为花生果腐病抗性品种选育和综合防治提供理论依据。