小麦叶锈菌与TcLr19非亲和互作cDNA文库的EST分析

 【目的】建立小麦叶锈菌与小麦非亲和互作的基因表达数据库,为从分子水平阐明小麦抗叶锈病机制奠定基础。【方法】对叶锈菌诱导的TcLr19小麦叶片cDNA文库随机测序,利用BLASTx对所得序列进行功能注释,按照Bevan的植物基因功能分类标准进行分类。采用RT-PCR技术,以Actin为参照,对2条信号转导相关基因和3条抗病与防御相关基因进行表达分析。【结果】随机对cDNA文库中756个阳性克隆测序,获得649条高质量EST。对EST序列聚类拼接获得472条非重复序列(Unisequence)。功能分类结果表明,25.2%为未知功能蛋白,21.0%与能量代谢基因相关,17.8%与抗病防御基因及信号转导基因相关,其余EST分别与转录、转运、蛋白代谢等功能基因相关。RT-PCR分析结果表明同一基因在叶锈菌侵染后不同时间点的小麦叶片中表达量不一致,且各基因有不同的表达模式。【结论】推测钙转运ATP酶,谷胱甘肽-S-转移酶,蛋白激酶Pti1,NBS-LRR抗病蛋白和分子伴侣DnaJ等参与了小麦与叶锈菌的非亲和互作过程。该cDNA文库可用于了解小麦与叶锈菌非亲和互作过程中的功能基因,为建立研究病原菌基因及小麦抗病基因数据库奠定基础。     

小麦与条锈菌非亲和互作的cDNA文库构建及表达序列标签分析

【目的】了解小麦受条锈菌诱导后的基因表达情况,从分子水平揭示寄主与病原菌非亲和互作机理。【方法】以小麦品种水源11和条锈菌CY23号小种组成的非亲和组合为材料,利用SMART技术构建条锈菌诱导的小麦叶片cDNA文库。随机挑取克隆测序,对其中获得的507条高质量表达序列标签（EST）进行生物信息学分析。【结果】得到原始文库的滴度为1.2×106 pfu•ml-1,扩增文库滴度2×109 pfu•ml-1,重组率97%,插入片段大小为0.4～3 kb。对获得的237个非重复序列进行BLAST分析,已知功能基因大部分与能量代谢、蛋白质合成修饰及 加工、转运、信号转导、防卫反应等相关。【结论】该cDNA文库质量较高,信息丰富,获得的已知功能基因中能量和代谢相关约占40%,抗病与防御相关约占17.1%,这些信息有利于在分子水平上研究小麦与条锈菌互作机制,为进一步克隆小麦与条锈菌互作中的相关重要基因及功能分析奠定基础。     

mRNA差异显示法分离水稻抗稻瘟病相关cDNA克隆

植物抗病机理非常复杂,最早Flor在对亚麻和亚麻锈病菌(Melampsora lini)互作的遗传规律研究中,提出了基因对基因假说来解释抗病机制[1],即抗病植物遭受病原菌侵袭后之所以产生抗性是由于激活了植物体内的抗病基因,进而通过信号传导链启动植物体内的防御机制.但目前,人们对这一过程的了解还非常少,对于抗稻瘟病分子机理的了解则更少.稻瘟病是水稻常见病,研究抗稻瘟病的分子机制有重要意义,而最关键的一步是筛选到与抗稻瘟病相关的基因.     

水稻白叶枯病菌致病性分子遗传学基础

 水稻-白叶枯病原菌互作符合基因对基因关系，是研究禾本科植物-病原菌互作的理想模式系统。目前已鉴定和克隆出许多白叶枯病菌致病相关基因。其它革兰氏阴性植物病原细菌致病性分子遗传学和基因组学研究，为揭示水稻白叶枯病菌致病性分子机理提供了丰富的背景知识，其中以发掘TTSS效应分子的研究备受关注。本文将对白叶枯病菌致病性分子机理进行综述，以期为研究水稻-白叶枯病菌互作的功能基因组学提供科学线索。     

水稻与稻瘟病菌互作机制研究进展

水稻-稻瘟病菌互作已成为研究植物与病原物互作的模式系统,本文从稻瘟病菌侵入机制、效应分子功能、水稻抗稻瘟病免疫系统及抗病基因和无毒基因的互作等方面对水稻与稻瘟病菌互作机制研究进展进行了综述,并对有待进一步研究的问题进行了讨论和展望。     

小麦抗病分子标记数据库构建及生物信息学分析

研究旨在寻找与小麦抗白粉病、抗锈病相关的标记并构建小麦抗病分子数据库。将其定位于中国春小麦的全基因组数据库中,然后对能够成功进行定位的基因进行有效的序列分析、功能预测、Blast2go注释以及KEGG分析等生物信息学研究,最后对预测出的部分功能基因进行系统发育树的分析,以期为研究小麦病害的发病机理、发掘抗病相关新基因及抗病基因的精细定位和分子标记辅助育种奠定基础。     

植物抗病基因进化的分子基础

探索植物抗病基因进化的分子机制是开展和实施作物抗病基因工程的基础，也是目前国内外研究的热点。自Johel等（1992）应用转座子标签法分离出第一个玉米抗病基因Hm1，Martin等（1993）首次应用定位克隆法分离出第二个番茄抗霜霉病基因Pto以来，这方面的研究已取得长足的进展。随着对抗病基因及其编码产物的结构和功能的了解，以及信号转导链上其他组分的解读，人们对植物与病原菌互作、植物抗病基因进化的分子机制的认识正在不断深化，各种着眼于植物抗病基因及其启动的植物内在抗病机制的基因工程正由设想变成现实。一、植物抗病性的分…     

苹果黑腐皮壳菌侵染苹果枝干过程的转录组分析

苹果黑腐皮壳菌(Valsa mali var. mali)引起的苹果树腐烂病是我国苹果产区发生严重的病害之一,了解病原菌侵染寄主不同时期的基因表达有助于揭示病菌的致病机制和苹果抗病机制。本实验应用Illumina平台对苹果黑腐皮壳菌侵染不同时期的寄主枝干发病过程进行转录组测序,同时通过与未侵染的病原菌和寄主组织进行比较。在病原菌侵染过程中,病原菌中发现4092个差异表达基因,寄主中发现16966个差异基因,通过对三个时期的上调差异表达基因进行GO和KEGG分析,结果表明病原菌侵染导致了寄主细胞壁降解、毒素物质合成、寄主抗毒物质分解和自身营养调节等过程;寄主主要通过膜脂过氧化作用、活性氧清除酶和防御酶抵抗病原菌的入侵。上述研究明确了苹果黑腐皮壳菌与寄主互作的生物学过程,为探讨病菌与寄主的分子互作机制奠定基础。     

植物抗病性分子机制研究进展

近几年来,植物抗病分子机制研究取得显著进展。文章综述了与植物抗病性相关基因的克隆及其结构分析,植物与病原菌的作用机制及植物抗病基因工程的前景与展望。     

小麦条锈菌萌发夏孢子cDNA文库中编码分泌蛋白的序列预测

【目的】植物与病原菌互作过程中,涉及许多可以与植物受体蛋白相互识别、引发植物防卫反应的病原菌激发子或其他致病因子,其中多数为分泌蛋白,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。【方法】通过SignalP v3.0、TMHMM v2.0、TargetP v1.1、Protcomp v6.0 4个软件,对陕西省农业分子生物学重点实验室构建的小麦条锈菌萌发夏孢子cDNA文库中854条EST序列进行分泌蛋白预测。【结果】得到具有可溶性分泌信号肽的蛋白编码序列33条,占测定序列的3.86%,其中最小长度为196 bp,最大为1 096 bp,分泌信号肽切割位点基本位于15~42个氨基酸,平均为37个氨基酸。【结论】预测得到的分泌蛋白编码序列,可以作为小麦与条锈菌互作过程中的激发子和致病因子备选基因来进一步研究。     

尖孢镰刀菌与寄主互作机理研究进展

综述了枯萎病病原菌致病机理及植物的抗病机理,内容包括信号传导系统、细胞壁裂解酶、参与克服植物防御响应系统的一些酶、代谢途径的致病相关基因及枯萎病抗病相关基因的研究,并对病原菌与寄主植物之间的互作机理研究的前景进行了简单评析。     

疫霉菌无毒基因研究进展

病原菌的无毒基因与寄主植物的抗病基因之间的互作符合"基因对基因假说",产生的抗性是植物抗病性的重要形式。近几年,多个疫霉菌的无毒基因被快速克隆出来,使我们对疫霉菌的无毒基因有了较深入的认识。本研究介绍了植物的免疫系统与无毒基因和抗病基因之间的互作模式,详细阐述了已克隆的疫霉菌无毒基因的基本结构及其各部分的功能,结合无毒基因的序列多态性阐明了疫霉菌的毒性变异机制,并对疫霉菌无毒基因关键功能位点进行分析。     

TaCDPK6在小麦与叶锈菌互作过程中的表达模式分析

为了深入探究钙依赖蛋白激酶(Calcium dependent protein kinase,CDPK)在小麦与叶锈菌互作过程中的功能机制,本试验结合叶锈菌生理小种260侵染小麦品种Tc Lr26后的RNA-seq数据和NCBI基因组数据筛选得到抗病相关基因TaCDPK6,并对TaCDPK6进行了蛋白质理化性质分析;利用RT-qPCR和Western blotting技术检测TaCDPK6基因及其表达蛋白在小麦与叶锈菌互作过程中的表达模式。结果表明,TaCDPK6蛋白分子大小为57 kD,理论等电点为7.61,为亲水性蛋白质;在小麦叶片接种叶锈菌后,随着接种时间的延长,目的基因及蛋白呈先上升后下降的表达趋势,并且在4～8 h表达量达到最高,与RNA-seq数据分析得到的表达趋势基本一致。结果表明TaCDPK6在小麦抵抗叶锈菌的基础防御反应中可能发挥正调控作用。     

小麦条锈菌果胶酶基因PsPL1的克隆与功能分析

【目的】研究小麦条锈菌果胶酶基因PsPL1的功能,确定其在小麦条锈菌侵染过程中的作用,为揭示小麦与病原菌互作的分子机理奠定理论基础。【方法】利用RACE技术扩增PsPL1基因全长,通过qRT-PCR对PsPL1的表达特征进行分析,并在酵母系统中验证其编码蛋白信号肽的分泌功能,最后通过HIGS技术沉默PsPL1基因,确定其在条锈菌侵染小麦过程中的作用。【结果】克隆得到PsPL1基因全长,其ORF长471bp,编码157个氨基酸;经预测PsPL1蛋白包含一个果胶酶保守结构域,N端含有一段由21个氨基酸组成的信号肽序列;经酵母系统验证,确定PsPL1蛋白信号肽具有分泌功能;qRT-PCR分析发现,PsPL1在条锈菌侵染早期表达上调;利用HIGS技术沉默PsPL1基因后,条锈菌的产孢量没有发生明显变化。【结论】成功克隆了小麦条锈菌果胶酶基因PsPL1,明确了其分泌特性及表达特征。     

水稻抗白叶枯病的分子基础

水稻的白叶枯病抗性符合基因对基因模式。在水稻中已经确定了19个抗病基因（R基因），其中Xa1和Xa21已被克隆并得到了深入的研究。同时在黄单胞杆菌水稻致病变种（Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo）中已克隆到了4个无毒基因（Avr基因）。本文以水稻的广谱白叶枯病抗病基因Xa21基因为主，综述了水稻R基因的起源、进化、抗性特异性，病原菌Avr基因的进化，R基因和Avr基因之间的互作以及由于这种互作而导致水稻对白叶枯病抗性的分子机制，并对通过基因工程利用R基因和Avr基因增育抗病水稻种质的策略进行了讨论。     

水稻对白叶枯病菌抗性相关蛋白的又向电泳分析

从寄主 -病原菌相互作用的角度来看 ,植物对病原菌的抗病反应又叫非亲和性反应 ,是寄主中的抗病基因与病原菌中对应的无毒基因互作 ,诱导寄主中有关防卫基因迅速协调表达的结果〔2 ,5〕。水稻白叶枯病 (Xanthomonas oryzae pv. oryzae)是影响世界粮食生产的重要病害之一〔7〕。目前从水稻种质中已经系统鉴定了近 2 0个抗病基因 ,并成功地克隆了 Xa2 1抗病基因〔9〕;从病原菌中已经系统鉴定了多个生理小种〔8〕或致病型〔1〕,并成功地诱导了一些无毒基因突变体和克隆了一些无毒基因〔4,6〕。但迄今对水稻 -水稻白叶枯病菌互作分子机理的了解…     

水稻稻瘟病抗病基因的克隆

水稻是重要的粮食作物,稻瘟病严重影响水稻的产量和品质。实践证明,培育和合理利用抗病品种是控制该病害最经济有效和对环境最安全的途径。然而,往往具有单一抗病基因的水稻品种在广泛种植一段时间以后就丧失了抗病性。因此,对稻瘟病的防治一般从两方面着手,一方面需不断地发掘和创造新抗原;另一方面,抗病基因是植物-病原物互作中的一个关键因子,克隆抗病基因是研究植物抗病机制、揭示植物-病原物互作机理和了解寄主与病原菌共进化规律的基础,为控制和防治该病害提供全新的理论与途径。     

小麦分子育种研究进展Ⅰ.与小麦抗逆性相关的功能基因

随着小麦相关近缘种以及不同基因组测序的完成,运用各类分子技术对小麦相关功能基因进行定位、克隆和应用,对于改良小麦有着举足轻重的作用。逆境胁迫一直是制约小麦生产的首要问题。近年来,研究者从小麦中鉴别和定位了多种与抗逆性相关的功能基因。对与小麦抗病、抗旱、耐盐及耐高温相关的功能基因所取得的研究进展进行综述,并提出新的展望,为进一步进行抗逆相关基因的深入研究和分子育种奠定坚实的理论基础。     

植物抗病性研究现状与前景展望

植物抗病性是当前植物病理学中研究的热点和难点之一 ,也是植物 -病原物互作及植物免疫学研究的一个重要方面。植物抗病基因的克隆与鉴定促进了植物抗病性分子机制的研究。本文就近几年来对植物抗病性的鉴定方法、植物结构抗性、生理生化抗性及分子抗性三种水平的抗病机制与抗病基因工程等方面的研究进展作一简要概述。     

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。