植物寄生线虫效应蛋白调控寄主防卫反应分子机制研究进展

 在植物寄生线虫与寄主互作过程中,线虫分泌器官如食道腺细胞分泌的效应蛋白在寄主细胞壁修饰和调控寄主免疫反应以及取食位点形成和维护中发挥着关键作用。解析植物寄生线虫关键效应蛋白的功能及其与寄主互作机制将为探索植物寄生线虫防控新策略提供重要的理论基础。本文从效应蛋白降解寄主细胞壁、调控寄主基础免疫反应、诱导免疫反应机制和介导翻译后修饰调控寄主免疫反应以及植物激素代谢途径的调控机制等方面进行了概述。     

重要植物寄生线虫内切葡聚糖酶基因研究进展

 在线虫与植物互作的过程中,降解寄主细胞壁是植物线虫成功建立寄生关系的关键环节。β-1,4-内切葡聚糖酶(β-1,4-endoglucanase,ENG)是由线虫食道腺细胞产生并由口针分泌、对细胞壁降解起关键作用的酶类之一。本文对近年来植物寄生线虫eng基因的克隆、组织定位、表达分析、基因、编码蛋白的结构功能以及ENG来源、进化及在线虫与植物互作中的潜在作用等进行了概述。     

近年水稻主要线虫病害的研究进展

目前,以拟禾谷根结线虫Meloidogyne graminicola、水稻干尖线虫Aphelenchoide besseyi、水稻潜根线虫Hirschmanniella oryzae、水稻茎线虫Ditylenchus angustus和旱稻孢囊线虫Heterodera elachista为主的水稻寄生线虫侵染水稻以及其它禾本科作物引致的线虫病害,已造成了严重的经济损失。近年来,对拟禾谷根结线虫的致病机制和寄主的防御机制等方面的研究已取得了显著进展,但对其它水稻寄生线虫与寄主互作机制的研究还存在较大空白。水稻寄生线虫的防治多依赖化学农药,抗性品种和生物防治等措施的实施存在一定的局限性。本文对上述5种主要水稻寄生线虫病的发生为害、致病机制以及防治方法等进行了综述,并对水稻寄生线虫致病机理的研究以及抗性品种、生物防治和诱导化合物的应用进行了探讨。     

植物寄生线虫滞育机制研究进展

植物寄生线虫防治困难与其在土壤中存活时间和抗逆能力有直接关系。休眠或滞育是其度过逆境条件或缺乏寄主时的主要策略。根据植物寄生线虫休眠或滞育的特点和规律可确定防治的关键时期。本文就植物寄生线虫休眠或滞育的影响因素和不同寄生线虫的滞育特点, 以及一些植物寄生线虫休眠或滞育生理生化机制的研究进展进行综述, 以期为植物寄生线虫的综合防治提供新的思路。     

植物寄生线虫效应子研究进展

植物寄生线虫是一类专性活体营养寄生物,在植物根部维管束细胞附近诱导形成取食位点,与植物形成稳定的寄生关系,严重影响植物的生长发育,最终导致植物大幅度减产,甚至绝收。为长期、有效地防控植物寄生线虫,对线虫寄生、致病机制及其与植物的相互作用模式进行研究显得尤为重要。效应子在线虫整个寄生阶段中起着关键作用。近些年,线虫效应子的鉴定、功能、线虫效应子与植物相互作用模式等方面的研究取得了重要进展。本文主要针对病原物与寄主植物的相互作用模型、植物寄生线虫效应子鉴定、功能及线虫效应子与寄主植物的相互作用等方面的研究进展进行简单概述。     

水稻干尖线虫14-3-3(Ab-14-3-3-a)基因克隆与功能分析

水稻干尖线虫是水稻上重要的寄生线虫,严重危害水稻安全生产。14-3-3蛋白调控生物体的细胞代谢、生长发育和逆境适应等一系列生物过程。本研究通过c DNA末端快速扩增技术(rapid amplification of c DNA ends,RACE)分离获得了一个水稻干尖线虫(Aphelenchoides besseyi)14-3-3基因,命名为Ab-14-3-3-a。Ab-14-3-3-a全长c DNA序列含有59 bp的5'非翻译区(UTR)、编码251个氨基酸756 bp的开放阅读框。Ab-14-3-3-a DNA序列包含4个外显子和3个内含子。Ab-14-3-3-a蛋白与其他植物寄生线虫14-3-3蛋白氨基酸序列高度相似,系统发育树显示与植物寄生线虫位于同一进化分支。原位杂交显示Ab-14-3-3-a特异定位于成虫的背食道腺细胞中,表明其在线虫取食和寄生过程中发挥潜在功能。qRT-PCR显示,Ab-14-3-3-a在水稻干尖线虫各个龄期均表达,其中在成虫表达水平最高,而在发育过程中幼虫表达水平最低。当线虫取食不同寄主时,Ab-14-3-3-a的表达水平具有差异性,线虫取食感病水稻早期,Ab-14-3-3-a表达水平上升1.5倍,而取食灰葡萄孢(Botrytis cinerea)时Ab-14-3-3-a表达可提高数百倍。利用体外RNA干扰技术将Ab-14-3-3-a的表达进行有效抑制,结果显著影响了线虫的产卵、成虫发育以及线虫种群数量。综上,Ab-14-3-3-a参与调控水稻干尖线虫的取食行为和发育进程。本研究相关结果有助于拓展植物寄生线虫14-3-3蛋白功能,为深入研究线虫与植物互作机制提供了理论依据。     

植物寄生线虫分支酸变位酶基因的研究进展

 植物寄生线虫食道腺中表达的寄生基因编码的分泌蛋白在线虫侵入寄主植物、建立取食位点和抑制寄主的防御反应过程中起重要作用。利用植物寄生线虫食道腺削减cDNA文库及基于同源克隆等方法,鉴定了这些过程中起作用的分支酸变位酶(CM)基因。带有氨基酸末端信号肽的根结线虫CM、孢囊线虫CM与细菌CM的蛋白质序列非常相似。mRNA原位杂交表明,CM基因专门存在于植物寄生线虫的亚腹食道腺中。RT-PCR分析表明,它们的转录丰度在线虫寄生的早期丰度较高,在后期较低或者难以检测到。Southern杂交表明,这些CM基因为多基因家族。CM的蛋白质在专性内寄生线虫中广泛存在,表明这种多功能的酶在控制线虫侵染植物的过程中起重要作用。     

植物抗线虫基因工程新途径及其在分子育种中的应用

 植物寄生线虫种类繁多、危害严重,给世界农业生产造成巨大经济损失。目前防治线虫通常采用轮作、杀线虫药剂、生物防治和应用抗性品种等措施,但存在一定局限性。随着植物与寄生线虫之间相互作用机制的深入研究以及分子遗传操作技术的逐渐成熟,利用基因工程技术构建环保、方便、有效的线虫防治策略逐渐成为研究热点。本文从植物抗线虫基因、抑制线虫的外源活性蛋白、特异表达启动子,以及RNAi介导的抗线虫基因工程策略等方面,简要概述了国内外近年来植物抗线虫基因工程新途径研究进展以及在分子抗病育种中的应用。     

斯氏线虫-致病杆菌共生体侵染昆虫的生物标志物

昆虫病原线虫是一类专性侵染和寄生昆虫的病原线虫,是非常重要的生防资源。斯氏线虫属Steinernema和致病杆菌属Xenorhabdus通过形成共生体在侵染昆虫过程中共同完成生活史,其中致病杆菌释放效应物质引发昆虫败血症是其重要机制。该文对斯氏线虫-致病杆菌共生体的侵染策略和在侵染过程中产生的免疫调节因子、释放的毒素蛋白和活性代谢物进行概述,其中,苯乙酰胺作为免疫抑制因子促进自身定殖,脂多糖作为内毒素引起寄主血细胞裂解,Tc毒素蛋白作为外毒素导致寄主中肠上皮细胞溶解,活性代谢产物如xenematides、fabclavine和PAX肽等具有抑菌、诱导细胞凋亡等活性。而斯氏线虫本身也能够产生表皮/分泌蛋白来抑制寄主免疫,与共生菌协同致死寄主。因此,通过对斯氏线虫-致病杆菌共生体产生的致病物质进行汇总分析,为研究昆虫病原线虫致病机制提供理论参考,同时也为新型绿色杀虫剂的开发和应用提供证据支持。     

植物根结线虫基因组学研究进展

根结线虫是世界农业生产中危害最大的植物病原之一,目前仍缺乏安全有效的防治措施。深入揭示寄生线虫与植物之间互作的分子机制,利用生物技术进行抗性育种被认为是最有前景的抗线虫策略。在根结线虫基因组学研究方面,目前已经构建了北方根结线虫AFLP遗传连锁图谱,南方根结线虫和北方根结线虫基因组测序也已完成;基因组的注释和比较基因组学分析,较全面地描述了根结线虫的遗传组成;以差异表达分析和比较基因组学为主的方法鉴定了大量的重要基因;以RNA干扰、植物转化和蛋白互作为主的根结线虫基因功能研究也取得了一些进展。本文就根结线虫基因组学研究予以综述,并进一步探讨其研究方向和可持续抗线虫新策略的发展前景。     

进口百合种球携入植物线虫数量风险初探

对荷兰和新西兰进口的8种百合种球入境时所携带的植物线虫种类和数量进行了检测,并进行了灭菌土栽培,以监测和探讨携入的线虫数量在花卉一个生长周期后的变化,进而为评价携入的植物线虫的数量风险提供科学依据。研究结果表明栽培前种球内的优势植物线虫——拟滑刃属和滑刃属线虫数量在百合一个生长周期结束后均以几何级数的速率增长;栽培前检出数量极少的垫刃属线虫,生长周期结束后却大量出现;栽培前少量检出的短体属、矮化属、根结属、丝尾垫刃属和伪垫刃属的线虫,周期结束后,均未再检测到。本研究结果初步表明拟滑刃属、滑刃属和垫刃属线虫具有较高的潜在危险性,其他检出的植物线虫类群潜在风险较小。     

Uninucleate giant cell induced in soybean by the nematodeRotylenchulus Macrodoratus

A giant cell induced byRotylenchulus macrodoratus in soybean roots is described from light and electron microscope observations. The cell was usually initiated in the pericycle or endodermis tissues and expanded into the stele. Cell expansion was associated with increased cytoplasmic density and elimination of the central vacuole, cell organelle proliferation, extreme nuclear and nucleolar hypertrophy and nuclear lobing, and uneven wall thickening with irregular lignified wall ingrowths in some sites. In most of these characters, the giant cell is not unlike similar structures formed by heteroderid nematodes, but the uninucleate condition of theR. macrodoratus-induced giant cell is a feature which has not previously been described in host cells associated with plant parasitic nematodes. This giant cell is evidently formed from a single cell.     

土壤处理对西洋参根际线虫数量动态的影响及对防治茎线虫根腐病的效果

 Root rot of American ginseng (Panax quinquefolium) caused by Ditylenchus destructor is a novel disease found recently in Beijing area. The effects of three soil treatments (fumigating with chloropicrin, chloropicrin + lvfeng organic manure and nematicide fosthiazate) on the number of rhizospheric nematodes, survived plants, root yield and root rot of 3-year ginseng plant were compared. The effects were also investigated at the second year after treatment. The results indicated that the number of parasitic nematodes in rhizosphere of treated soil reached the peak value in late June to early July as the soil temperature raised in the growing season. Compared with the regular treatment, the number of plant parasitic nematodes was reduced while non-plant parasitic nematodes increased. The number of non-plant parasitic nematodes in the soil treated with chloropicrin + lvfeng organic manure was 2 times than that treated with chloropicrin only. The ratio of non-parasitic to parasitic nematodes of three treatments was higher than the control. Percent of survived plants was 94.8%-96.4% and diseased root was decreased obviously. The control efficacy was more than 89% at the first year after treatment. The survived plants and plot yield of ginseng increased significantly and the control efficacy was around 40% at the second year. The best of the three treatments was by chloropicrin + organic manure.