小麦抗病基因同源序列(RGAs)的克隆与分析

RGA(抗性基因同源序列)法是克隆植物抗性基因的一种经济有效的方法,成为近年来的研究热点。本实验综合分析了拟南芥,西红柿,水稻,烟草等植物已克隆的抗性基因,并以这些抗性基因的NBS(核酸结合位点),LRR(富含亮氨酸重复),STK(丝氨酸/苏氨酸激酶)保守结构域设计并合成了几十对RGA引物,对小麦抗条锈病材料进行PCR扩增,获得以Xal-NBS为引物的R88RGA片段,经克隆和序列比对分析,发现该片段与逆境条件下植物抗病信号传导相关,与蛋白激酶同源性达到96%。此项研究对抗病机理的研究和基因的发掘有重要的指导意义。     

植物抗病分子机制研究进展

植物中普遍存在的抗病机制有两种，即过敏反应(HR)和系统获得性抗性(SAR)。抗病基因（R)是决定寄主植物对病原物的专化性识别并激发抗病反应的基因，它与病原物无毒基因互补。     

植物三型信号分泌系统下的抗病基因防御机制

近年来随着对植物抗病机理及信号转导途径的深入研究和探索,以及通过分子生物学手段新的抗病基因和病原菌无毒基因不断被克隆,科研人员对于植物三型信号分泌系统中抗病(R)基因和无毒(Avr)基因的结构、功能,作用模式及作用机制具有更加深入的认识。深入研究病原菌—寄主之间的相互作用关系,为制定更为有效的植物病害防治措施提供了依据。该文通过对三型信号分泌系统中植物病原识别受体的组成部分,抗病基因的结构域及种类,抗病基因与无毒基因及相互作用的两种模式及具体机制的总结,从植物抗病基因角度探讨了三型信号分泌系统下植物的抗病机制并在此基础上进行了前景展望。     

中国野生葡萄白粉菌诱导cDNA文库中抗病基因的筛选

【目的】从中国野生华东葡萄白河35-1经白粉菌接种诱导后叶片所构建的cDNA文库中,筛选抗病相关基因。【方法】根据植物抗病基因保守序列NBS位点设计特异引物,对葡萄白粉病接种诱导后的环化cDNA文库进行菌落PCR筛选,从随机挑选的大量菌落中筛选出82个PCR阳性菌落,提取阳性菌落的质粒进一步进行PCR检测确认,对确认的36个阳性质粒插入片段进行了测序。【结果】测序结果和序列生物信息学分析结果均表明,有3个基因序列与Genbank中的已知序列有较高的同源性,其中1个基因序列与葡萄抗白粉病基因(DT661587.1)序列同源性达99%,另外2个基因序列与水分胁迫下葡萄特异表达基因(DT031657.1)和葡萄抗皮尔斯病基因(CF202948.1)的同源性分别为89%和96%。【结论】初步推测获得的3个基因均为抗性相关基因。     

白粉菌诱导的华东葡萄环化cDNA文库中抗病基因筛选

【目的】从环化的中国华东葡萄白河35-1经白粉菌接种诱导后的叶片所构建的cDNA文库中,筛选抗病相关基因序列。【方法】根据植物抗病基因在氨基酸水平上的保守结构域NBS的P-loop区和LRR设计特异引物,采用三维文库筛选法,对环化的葡萄白粉菌接种诱导后的叶片cDNA文库进行PCR筛选。【结果】共建组池24个,每个组池中含有单菌落768个,包含18432个克隆。从中筛选出具有抗病基因保守序列的阳性克隆585个,其中具有NBS保守序列引物筛选出330个,LRR保守序列引物筛选出255个。对获得的阳性克隆中的插入片段进行了测序,经生物信息学分析去除重复序列后,获得422条具有抗病基因保守结构域的基因序列,其中具有NBS保守序列的250条,具有LRR保守序列的172条,共有NBS和LRR保守序列的25条。【结论】经翻译分析,其中8条编码产物包含NBS的P-loop结构域(GW787739—787742、GW787746、GW787747、GW787749、GW787758),5条编码产物包含LRR结构(GW787743、GW787744、GW787750、GW787751、GW787753),1条华东葡萄特有基因(GW787754)。从中选出具有不同抗病结构域的10条基因进行病源侵染过程中的基因实时定量表达分析,发现其中5条抗病相关基因的表达可被白粉菌接种所诱导,可能与白粉病侵染过程有关。     

黄瓜MLO型基因家族成员的鉴定及生物信息学分析

MLO型基因是植物中特异的一类基因,研究发现大麦、拟南芥、番茄等植物的抗白粉病基因都是编码MLO型抗病蛋白.目前对黄瓜全基因组MLO基因家族的分析还缺乏相关报道.本研究通过黄瓜基因组数据库共鉴定出14个MLO型抗病基因家族成员.系统发育关系分析这些基因可以分为5类(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和V);推测这些基因在木本植物和草本植物分化之前就已经出现.染色体定位发现,这些抗病基因分布在黄瓜大多数染色体上,仅7号染色体没有分布,且分布不均衡,较为分散.研究结果为揭示MLO型基因家族成员的功能奠定了基础,也为开发与白粉病相关的功能性分子标记提供了基因资源.     

野生二粒小麦抗病基因同源序列分析

根据已知植物抗病基因编码的蛋白质NBS-LRR保守结构设计了6对特异简并引物,对20份抗小麦白粉病野生二粒小麦的基因组DNA进行抗病基因同源序列克隆,共获得22条抗病基因同源序列(Resistance gene ana-logs,RGAs)。同源性比较发现,这22条RGAs均属于NBS-LRR类抗病基因类似序列,与已知R基因相应区段的氨基酸序列一致性为6.1%~99.6%。同时,利用MEGA 3.1将这22条序列划分为9类。本研究在野生二粒小麦中获得的RGAs既可进一步用于筛选野生二粒小麦的抗病候选基因,同时也可以作为分子标记,用于二粒系小麦遗传图谱的构建。该研究表明R基因同源克隆技术有望成为野生二粒小麦R基因克隆和基因组研究的重要手段。     

小麦新品系"沈免20005"抗白粉病基因单体分析

采用单体分析方法,将小麦新品系“沈免20005”所含源于野生二粒小麦的抗白粉菌15号生理小种的1个显性抗病基因定位于4A染色体上。“沈免20005”与Pm16单基因系杂交的F2代对小麦白粉菌15号生理小种的抗性不发生分离,供试的232株均表现抗病,表明“沈免20005”含Pm16基因,可作为优良抗病亲本。     

植物抗病基因结构和功能研究进展

植物抗病基因(R基因)在植物的病害防御过程中起着重要的作用,近年来,随着植物功能基因组学的发展,运用分子生物学的相关技术手段已经从植物中克隆得到大量的抗病基因,这些基因的克隆、鉴定、结构和功能分析对于深入研究植物和病原物之间的互作机制十分有意义。分别从克隆方法、种类结构、作用机制及进化等方面总结了抗病基因的研究现状,并探讨其未来的发展前景。     

应答白粉病菌胁迫的黄瓜功能蛋白质组学研究

黄瓜白粉病(Sphaerotheca fuliginea)是一种广泛发生的世界性病害。有研究表明,黄瓜对白粉病的抗性由单隐性基因控制,感病相对抗病为不完全显性,但关于黄瓜抗病机制还不完全清楚。本试验通过2-D差异显示和质谱分析,研究了接种白粉病菌后黄瓜病程抗性相关蛋白质组的变化,对从根本上揭示黄瓜抗白粉病的机理具有重要意义。1 材料与方法1.1 供试材料 供试黄瓜品种为抗黄瓜白粉病的品系R17。将种子催芽后播在装有草炭土∶蛭石体积比为1∶2的营养钵中,温室中培养,待黄瓜长至两片真叶时,分别用10 mg/mL葡聚六糖激发子和105个/mL白粉病菌孢子囊悬…     

黑麦属NBS-LRR类抗病基因同源序列的分离与鉴定

根据已知植物抗病基因(resistance gene,Rgene)编码的蛋白质NBS-LRR保守结构设计了10对特异简并引物,对5份黑麦材料的基因组DNA进行抗病基因同源序列克隆,共获得45条抗病基因同源序列(resistance geneanalogs,RGAs)。同源性比较发现,RGAs序列之间的核苷酸相似性是41.9%~99.6%,其中16条具有连续开放阅读框(ORFs)。同时,利用MEGA 3.1将这16条序列与4个已知R基因进行聚类分析,发现有13条序列与RPM1亲缘关系近,2条与Pm3a亲缘关系近。本研究在黑麦中获得的RGAs既可用于筛选黑麦的抗病候选基因,同时也可以作为分子标记,用于作物分子辅助选择育种,且对进一步研究黑麦中NBS-LRR类R基因的起源和遗传进化提供参考和依据。     

小麦转录因子TaWRKY26的克隆及其在抗、感白粉病和近等基因系中的差异表达

WRKY转录因子家族在植物抗逆反应中发挥着重要的作用。本研究以抗白粉病小麦Brock为材料,从中克隆到一个WRKY基因,该基因全长1 485 bp,预测ORF长1 392 bp,编码463个氨基酸,分子量为49.8 kDa。经NCBI/Blastx比对发现,该基因与粗山羊草中WRKY26基因(序列号XP_020151406)所编码的转录因子同源性高达98%,故将其命名为TaWRKY26,并将扩增得到的序列全长上传至GenBank进行登记,序列号为MK358190。利用实时荧光定量PCR技术,对白粉菌胁迫后TaWRKY26在不同抗性小麦品种(抗病小麦Brock,感病小麦京411,抗病近等基因系Brock/京4117)中不同时间(0,2,4,8,12,24,48,72,120,168 h)的表达量进行分析,结果发现,在受到白粉菌侵染后,3个品种小麦的TaWRKY26表达量除12和72 hpi外,各时间段均表现为抗病小麦Brock近等基因系Brock/京4117感病小麦京411,抗白粉病小麦近等基因系Brock/京4117(抗病)中TaWRKY26表达趋势更偏向抗病亲本Brock。综合推测TaWRKY26在小麦对白粉菌侵染的应答反应过程中发挥了积极作用。     

棉花NBS抗病基因的发掘

根据已克隆的R基因的保守序列设计引物,在棉花不同抗性品种中克隆出500 bp左右大小片段,克隆测序并在NCBI上进行Blast分析,发现这些序列除一个序列外均与已经克隆的抗病基因类似物(RGAs)同源,且同源性高达98%以上。将这些从棉花中克隆的RGAs和植物中已克隆的几个典型的R基因序列建立进化树,棉花中的RGAs序列分别聚在3个不同的亚家族,可以通过后续的功能验证来确定这些序列片段的功能。     

植物抗病基因的结构、功能和进化

植物抗病的基因对基因模式包括两个基本步骤：病原菌侵袭的识别,和对病原物的限制反应。由抗病基因编码的对病原菌生理小种有高度特异性的受体参与了识别。在一个植物种内发现了大量和各种特异性识别略有关系的抗性(R)基因。R基因多态性的形成涉及基因复制、经点突变产生的DNA序列多样化及编码富亮氨酸元件区域内源DNA重复片断的缺失和重复。     

水稻白叶枯病隐性抗病基因xa13的分离与鉴定的研究

植物抗病基因的研究一直以来是植物分子生物学研究领域的热点之一,迄今已经从不同的宿主中分离了50多个抗病基因,其中仅有6个是隐性基因,这些隐性抗病基因的作用机理目前尚不能用广为接受的显性基因的作用机理来进行解释.水稻中已经鉴定32个主效抗白叶枯病基因,其中9个为隐性抗病基因.位于第8染色体长臂末端的xal3基因就是其中的1个典型,它完全隐性、特异性地抗白叶枯病菌菲律宾菌系生理小种6(PX()99)、与其他显性或隐性抗白叶枯病基因存在抗性互作,说明xal3基因具有特异性抗性.     

小麦抗白粉病基因Pm4b的RGA分析

为克隆抗性基因和发展Pm4b的特异分子标记奠定基础。利用10对RGA引物,对小麦抗白粉病基因的一些载体品种(系)进行扩增,将引物对R11F/R11R从Pm4b基因的载体品种VPM中扩增出的稳定多态性条带回收、克隆、测序,获得与小麦Pm4b基因的相关抗病基因的同源片段,并对不同的小麦Pm基因载体品系作了检测分析。该稳定多态性条带全长1 321 bp。序列分析表明这个片段属于RGA类序列。用该标记检测小麦不同Pm基因载体品种(系),发现该多态性片段仅出现在Pm4b基因载体品种中。该研究可为分离抗性基因和发展Pm4b的特异分子标记奠定基础。     

小麦抗病分子标记筛选及相关基因的生物信息学分析

近年来,小麦产量受到各种病原菌的威胁。因此,揭示小麦与病原菌的互作机制,预测与小麦抗病相关的重要功能基因以及生物学通路,对小麦抗病分子育种具有重大意义。试验筛选出41个与小麦抗病相关的特异性分子标记,进行电子定位,并且通过GO功能预测、功能注释获得抗病性相关基因,通过KEGG分析揭示小麦在与白粉菌、锈菌互作中的相关功能基因的生物信息学和分子机制。     

植物持久抗病性分子水平研究进展

在农作物育种过程中,越来越多的植物抗病基因被应用,但是大多数基因的抗性不能持久。因此,确定影响抗性持久性的各种因子,形成育种策略以增加抗性的持久性成为近50年来植物病理学研究的首要目的。本文回顾了持久抗性概念的提出及发展,主要介绍了近年来在持久抗病基因分子标记、持久抗性的遗传特点及其分子机制等方面取得的最新研究成果。     

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。     

植物抗病基因类似序列的研究进展及应用策略

植物抗病基因克隆对抗病育种和抗病机制的研究具有重要意义。对已克隆出的基因研究表明,大多数的抗病基因都具有高度保守的结构域(如NBS,LRR,LZ,STK和TIR等)。根据这些保守区域设计核苷酸引物,通过PCR技术已经获得很多的RGA,然后以此为探针筛选DNA或cDNA文库,最终可获得抗病基因的候选克隆,这就是新近发展起来的同源序列克隆技术。文章简述了对抗病基因的结构特征,同源序列克隆技术及其应用策略。