植物激发子及其信号传导之研究进展

植物诱导抗病性是当前科学研究的热点,是研究病源物和植物互作关系的关键。植物激发子在植物诱导抗病性中发挥着重要的作用,它是一类能诱导寄主植物产生防卫反应的特殊化合物,在与受体分子结合后,通过一定的信号传导途径激发植物产生防卫反应。综述了近年来激发子在植物诱导抗病性中的研究进展,包括激发子的种类,受体类型以及激发子引起的信号传导,并对激发子研究存在的问题及应用前景进行了展望。     

植物诱导抗病性及其机理的研究现状

植物诱导抗病性是国际上重要的农业研究领域,被认为是植物保护的新途径和新技术,其防病原理主要是诱发植物本身潜在的抗病机能.综述了植物诱导抗病性的概念及其特点,并从诱导植株的相关酶的活性变化、新蛋白的合成、细胞壁的保护反应以及植物抗毒素等方面综述了植物诱导抗病机理的研究进展.同时对诱导抗病性的应用前景作了展望,并提出了目前研究中存在的问题及今后的研究方向.     

植物代谢产物在抗病反应中的功能研究进展

植物在和病原微生物共同进化的过程中形成了复杂的免疫防卫系统,其中,植物的代谢途径在其免疫防卫系统中发挥重要作用。植物在多种代谢过程中产生许多可提高植物抗病性的代谢产物,这些代谢产物是构成植物免疫系统的重要物质基础。为了了解不同的代谢产物在植物抗病中的功能及其机制,笔者结合近年研究,综述了植物代谢产物水杨酸、植物凝集素、富含羟脯氨酸糖蛋白以及次生代谢产物植保素、木质素、胼胝质的生化特点;这些代谢产物在植物抗病作用中的功能及其在抗病信号传导途径中的作用机制也得以阐明。     

细极链格孢菌蛋白激发子对棉花生长相关酶活性的影响

细极链格孢菌蛋白激发子是一种能诱导植物获得系统抗病性的新型蛋白激发子。在湘杂棉3号的主要生育期,用细极链格孢菌蛋白激发子(PEAT)蛋白粗提液进行叶面喷施后,对棉花叶片中酶保护系统的变化进行了研究。结果表明,经细极链格孢菌蛋白激发子诱导后,棉花叶片POD、SOD、NR的活性与C/N比对照显著增加,而MDA含量比对照显著减少。这可能是PEAT影响棉花细胞内微环境的氧化、还原状态激发植株体内酶保护系统,激活植物自身防卫系统与生长系统,从而使棉花产生对病虫害的抗性,促进了植株生长。     

核黄素对橡胶树(Hevea brasiliensis)7-33-97悬浮细胞防卫反应的激活作用

本研究以橡胶树7-33-97悬浮细胞为材料,用核黄素进行诱导处理,并初步探索了其诱导机制。结果表明,核黄素处理橡胶树7-33-97悬浮细胞后,产生了活性氧迸发,该变化可以被钙离子通道抑制剂LaCl_3抑制;核黄素诱导橡胶树7-33-97悬浮细胞胞外基质碱性化,该变化能被蛋白激酶抑制剂K252a部分抑制,表明蛋白质磷酸化参与了该抗病过程的传导;苯丙氨酸解氨酶(PAL)和过氧化物酶(POD)的活性被诱导而明显升高;核黄素诱导了防卫相关基因HbPR-1和HbNPR1的表达。说明核黄素能够诱导橡胶树7-33-97悬浮细胞产生抗病防卫反应,该抗病信号传导途径可能是通过水杨酸信号通路进行的。     

植物抗性信号分子——水杨酸研究进展

植物在与病原物长期相互作用、共同进化过程中产生一系列防卫体系,从而有效地抑制病原物对自身的侵害。当植物受到病原物侵染时,侵染部位通常会在几小时内形成局部细胞死亡,限制病原物的增殖与扩散,称为过敏反应(Hyper sensitive Response, HR)。过敏反应几天或1周后整株植株会对其他病原物产生抗性,称为系统获得性抗性(Systemic Acquired Resistance, SAR)。SAR强调受侵染后植株获得整体抗性的能力,大量研究结果认为SAR是普遍存在的,并具有广谱性。许多研究证实,SA是SAR的重要诱导因子,也是植物受病原菌侵染后活化一系列防卫反应的信号传导途径中的重要组成成分。较为详细论述了SA在诱导植物产生抗病性过程中的作用及其研究进展,另外还对SA在其他抗性方面的作用做了简单的叙述。     

植物数量抗病基因克隆及其抗性机理的研究进展

培育广谱、持久抗病的作物品种，不仅需要深入研究质量抗病性，而且需要更深入地洞悉数量抗病性的可能作用机理。而目前，人们对数量抗病基因的可能特征和数量抗病性的机理的认识还相当模糊，这在很大程度上限制了数量抗病基因在育种实践中的应用。本文首先综述数量性状座位（quantitative trait loci，QTL）的克隆策略和精确获取数量抗病性状值的方法；其次根据数量抗性座位（quantitative resistance loci。QRL）的相关研究进展，对QRL的可能特征进行一定的综述，认为部分QRL的抗性机理直接对应于R基因、抗病基因类似物（resistance geneanalogs，RGA）、防卫基因、防卫反应途径中的相关基因等在植物抗病性上的作用机理；最后，作者推测存在4种抗性特征的QRL，即小种特异性或非特异性QRL和“病原菌”特异性或广谱性QRL，并认为数量抗性持久性的遗传基础与这些不同特征的QRL间有着密切的联系。该综述将对QRL的候选基因分析和克隆、数量抗病机理研究和QRL的育种应用提供有益的参考。     

植物抗病中的信号分子研究

综述了近年来在植物抗病中的信号分子研究方面所取得的进展,包括水杨酸、乙烯、茉莉酸、活性氧、一氧化氮、钙离子及其β-氨基丁酸等信号分子诱导植物防卫反应中的作用,同时阐述了水杨酸诱导植物防卫反应的机理以及生物合成途径,并对今后的研究工作进行了展望。     

用mRNA差异显示法分离水稻抗白叶枯病相关基因

水稻抗病相关基因的克隆和功能研究有助于阐明水稻抗病性的分子机制。根据对水稻白叶枯病(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)抗性基因Xa21和Xa1功能的研究^[1,2],水稻抗白叶枯病基因与白叶枯病菌无毒基因互作后,激活下游一系列防卫反应基因的表达。除抗病基因外,水稻中参与对白叶枯病抗性的调控基因和防卫基因有哪些？它们在结构和表达调控上与其他植物的调控基因和防卫基因有何异同？均不很清楚。ｍRNA差异显示技术(mRNA differential display, DD)是近年发展起来的一种用于研究诱导表达基因的有效方法^[3~6],已成功用于动物细胞及肿瘤发育的特异基因的鉴定和克隆,在分离水稻差异表达基因方面也有不少成功的报道^[7~9],这为我们在水稻白叶枯病上开展类似工作提供了理论依据。     

黑龙江省稻瘟病菌无毒基因的组成及其频率初析

正稻瘟病(Magnaporthe oryzae)是世界各水稻产区广泛发生的重要真菌病害,也是黑龙江省水稻高产稳产的重要限制因子之一。培育和种植抗病品种是防治稻瘟病最经济、最有效的措施。然而,长期以来困扰育种家的问题是如何延缓抗稻瘟病水稻品种在生产中大面积种植3~5年后变成感病品种。病原菌无毒基因编码的产物能够激发病原物与植物产生特异性相互作用,水稻抗病基因产物直接或间接识别病原菌无毒基因产物时,可以诱导植株产生抗病反     

番茄叶霉菌无毒基因的研究进展

无毒基因是病原物遗传因子,其编码的产物激发病原物与植物特异性相互作用。病原物无毒基因与植物抗病基因产物间直接或间接相互作用导致产生的基因对基因抗性是植物抗病性的重要形式。番茄与叶霉病之间的特异互作被认为是遵循Flor的“基因对基因”假说的典型体系。绝大多数已克隆的无毒基因之间,及其与已知蛋白之间,均无显著的序列同源性。无毒基因具有双重功能：在含瓦补抗性基因植物中表现无毒效应,而在不含互补抗性基因植物中显示毒性效应。本文综述了番茄叶霉菌无毒基因的多样性、意义、结构及其功能等等,了解病原菌无毒基因的结构及功能,有助于了解病原物与植物的识别机制,对认识植物的抗病性,特别是非寄主植物对病原菌的广谱抗病性也具有重要意义。     

The action of three Beet yellows virus resistance QTLs depends on alleles at a novel genetic locus that controls symptom development

Beet yellows virus (BYV) can dramatically reduce yield from sugar beet crops. A BYV resistant plant from a Beta germplasm accession was crossed with a sugar beet plant to generate the segregating population BYV1. This population was evaluated for BYV resistance and analysed with amplified fragment length polymorphism and single-nucleotide polymorphism markers to identify resistance loci. At 2 weeks after inoculation a number of plants displayed either mosaic or vein-clearing disease symptoms on infected leaves. The locus that largely controlled this disease reaction was mapped to chromosome IV. We refer to this novel genetic locus as Vc1 . Three BYV resistance quantitative trait loci (QTLs) were identified and mapped to chromosomes III, V and VI. QTL mapping results suggested that the chromosome III and V QTLs acted only in plants with mosaic symptoms and that the chromosome VI QTL acted only in plants with the mosaic symptom allele of Vc1 . These findings agreed with further statistical tests using general linear model analysis. There is now the potential to breed for BYV resistance using molecular marker technology.     

费尔干猪毛菜病程相关蛋白SfPR1a基因的异源表达增强了烟草对干旱、盐及叶斑病的抗性

为明确一年生草本盐生植物费尔干猪毛菜(Salsola ferganica Drob.)病程相关蛋白基因SfPR1a (GenBank登录号为JQ670917)是否参与了植物对逆境胁迫的响应,采用qRT-PCR检测了该基因在不同组织部位和脱落酸(ABA)、茉莉酸(JAs)、乙烯合成直接前体(ACC)等相关激素胁迫及NaCl处理下的表达规律,同时对转基因烟草在盐、旱及丁香假单胞菌等胁迫下的抗性进行了鉴定。结果显示, SfPR1a基因在费尔干猪毛菜根中的表达量显著高于茎叶中,且受到ABA、JAs、ACC、NaCl的积极诱导;干旱胁迫下,转基因烟草的丙二醛(MDA)含量显著低于野生型烟草,显示出较强的抗旱表型;盐胁迫下,异源表达SfPR1a的转基因烟草幼苗生长显著优于野生型烟草;丁香假单胞菌攻毒后的转基因烟草叶片呈现严重的坏死反应,但植株的整体抗性表型显著优于野生型烟草;亚细胞定位结果显示该蛋白定位于植物细胞质外体空间。以上结果表明,费尔干猪毛菜病程相关蛋白SfPR1a基因参与了植物对非生物及生物胁迫的抗性。     

RNA干涉机制的研究进展及植物学意义

RNA干涉(RNAi)是指由双链RNA(dsRNA)引起的序列特异性基因沉默,其中small RNA(siRNA和microRNA)在RNA干涉机制中起关键作用。本文综述了RNAi中siRNA和microRNA分别介导的作用机制,RNAi在植物中的研究现状,主要包括转基因植物中的RNA干涉和植物病毒诱导的RNA干涉等方面的研究概况。评述了RNAi在植物学研究中的意义,主要包括功能基因的研究、转基因植物的研究及植物抗病性研究。     

棉花GhSKIP35基因的克隆与表达分析

以中植棉KV1 SSH文库为基础,从陆地棉中植棉KV1中克隆出来泛素途径SKIP35基因,命名为GhSKIP35。该基因的开放阅读框全长为1863个核苷酸,编码620个氨基酸,含有1个ANK保守结构域。进化分析表明,Gh SKIP35蛋白与甜橙(Citrus sinensis)的SKIP35蛋白相似性最高。q RT-PCR分析显示:在接种大丽轮枝菌V991菌系后初期Gh SKIP35基因表达量激增,12 h便可达到顶峰,24~48 h逐渐下降,推测它在陆地棉抗黄萎病早期防卫反应中起重要作用。利用VIGS(Virus induced gene silencing)技术,在中植棉KV1中成功地沉默Gh SKIP35基因;对沉默棉株接种大丽轮枝菌V991鉴定显示,其病情指数为50.75,而野生型的中植棉KV1和转化空载体棉株的病情指数分别为9.38和11.54。Gh SKIP35基因沉默后,中植棉KV1对黄萎病的抗性丧失,表明Gh SKIP35基因在陆地棉抗黄萎病的过程中起重要作用。     

论烟草调境健株轻简控害技术与发展对策

烟草栽培与植保是密不可分的。笔者归纳了优质烟生产所需的环境条件及其合理长势长相,烟草调境健株轻简控害技术的发展现状,分析提出了目前烟草植保工作上存在的问题,并对今后的研究重点进行了展望。认为今后烟草植保工作应该是以优化烟田环境,增强烟株抗性,采用轻简高效防治为发展方向,以改变当前以大量喷洒化学农药为主要手段的防治现状,促进烟草生产的可持续发展。     

Combination of resistance tests and molecular tests to postulate the yellow rust resistance gene Yr17 in bread wheat lines

Yellow rust caused by Puccinia striiformis is a wheat disease of worldwide importance. The Yr17 resistance gene introgressed from Aegilops ventricosa was effective, in France, against all yellow rust isolates until 1998. The SC‐Y15 marker is one of three molecular markers closely linked to Yr17. In this paper, results obtained are compared with the molecular marker SC‐Y15 and with resistance tests performed at the seedling and adult plant stages on 31 lines from five populations derived from recurrent selection programmes. The resistance tests showed that Yr17 controlled the resistance in seven lines, but that others had additional resistance at the adult stage (18 lines). The molecular test corresponded well with the resistance test in most lines (98% of 156 plants tested), including individual plants that were resistant or susceptible in heterogeneous lines. It also indicated the presence of Yr17 in lines in which it could not be identified by the resistance test because of the presence of other genes. Three of the 156 plants tested appeared to have the gene Yr17 according to the resistance tests, but lacked the molecular marker. These could have resulted from breakage of the linkage, the number being consistent with the estimate of linkage already published. This indicated the need for a resistance test, at least in later stages of breeding programmes, if it is considered essential to have the Yr17 gene present. The use of the selected lines in breeding programmes is also discussed.     

脯氨酸与植物的抗寒的综述

本文对低温胁迫下,脯氨酸在植物体内的变化、作用机理、代谢与调节及其在植物抗寒育种中的应用方面的研究进行了综述。     

利用表达分析和基因沉默方法研究硫代硫酸硫转移酶基因TaTST与小麦抗白粉病反应的关系

硫代硫酸硫转移酶参与植物体内的硫代谢、氰化物的清除以及活性氧的生成与清除,与植物抗病反应密切相关。小麦抗、感白粉病近等基因系材料在接种白粉菌后均诱导表达硫代硫酸硫转移酶基因TaTST,并在接种后0~48 h内呈现2次诱导峰值,分别与白粉菌初次接触识别和附着胞侵入、吸器形成时间相对应,也与2次氧突发时间对应。TaTST在感病材料上的诱导表达水平明显高于在抗病材料上,由此导致的活性氧过度清除可能是导致感病反应的原因之一。TaTST也参与抗病反应过程。利用病毒诱导的基因沉默技术(virus-induced gene silencing, VIGS)创造了TaTST基因沉默的抗病植株。尽管充分发病时间后沉默植株叶片上并未观察到肉眼可见的病斑,但侵染早期白粉菌成功侵入频率的增加和次级菌丝的有限伸长说明TaTST沉默植株抗病水平下降。TaTST沉默导致乳突致密度下降和H₂O₂在细胞内的扩散时间延迟。因此,TaTST可能通过调节活性氧的积累和扩散、乳突的形成等小麦-白粉菌互作早期的寄主细胞反应而参与小麦对白粉菌的抗侵入过程。     

小麦类甜蛋白基因的转化及转基因植株的抗病性分析

目前已克隆出许多类甜蛋白基因并成功转化马铃薯、水稻和小麦等植物,均可引起植株抗病性的提高。在以往的研究中我们从小麦中克隆了一个类甜蛋白基因(Ta-Tlp),该基因在高抗白粉病的小麦6VS/6AL易位系中能够高水平表达,推测它与白粉病抗性密切相关。为进一步研究该基因的功能,本研究构建了包含在ubi强启动子控制下的Ta-Tlp基因的表达载体pAHC-TlP,用基因枪将其导入小麦品种扬麦158的幼胚愈伤组织,在含除草剂的选择培养基上经两轮筛选和分化,获得再生抗性植株。对T0、T1和T2代植株进行PCR、Southern杂交与RT-PCR分析,结果表明Ta-Tlp基因已整合进受体基因组并且能够表达。对T0代及其衍生的T1代(来自6个T0代阳性株系的183个单株)和T2代(来自6个T0代阳性株系的241个单株)转化植株进行白粉病抗性鉴定,Ta-Tlp基因超量表达的转基因植株,能延缓白粉病发病进程,其白粉病抗性有一定提高。对T2代阳性转化植株进行赤霉病抗性鉴定表明,其抗性与受体对照相比无显著差异。