抗菌肽和几丁质酶基因提高烟草对黑胫病菌和赤星病菌的抗性研究

 通过农杆菌介导法将加信号肽修饰的人工合成杂合抗菌肽CEMA基因(SPCEMA),苜蓿防御素基因(AFP),苦瓜几丁质酶基因(CHI)以及SPCEMA-CHI、AFP-CHI、AFP-SPCEMA双价基因导入本明烟(Nicotiana benthamiana),并对转基因烟草T₀和T₁代进行了抗病性检测,比较了不同转基因植株的抗病效果。研究结果表明,转基因烟草对黑胫病菌(Phytophthora parasitica var.nicotianae)、赤星病菌(Alternaria alternata)的抗性均强于非转基因烟草,病情指数差异达极显著水平,其中转AFP-CHI双价基因烟草具有较强的抗性,与单价转基因烟草的抗性差异达显著水平。但各单价转基因以及双价转基因烟草之间对上述病菌并未表现出显著的抗病性差异。结果表明植物源的抗菌肽基因与几丁质酶基因在抗植物真菌病害中具有协同增效作用。     

抗真菌转基因水稻纹枯病抗性的杂种优势分析

用抗纹枯病的12个转入l～4个外源抗真菌基因的转基因水稻作父本,分别与2～3个雄性不育系配组,采用田间人工接种纹枯病菌的方法,从3个抗性指标上研究了转基因杂交水稻纹枯病抗性的杂种优势.结果表明,杂交水稻的抗病性与转基因父本显著正相关,抗病性的广义遗传力为0.52～0.83.在29个杂交组合中,有5个组合具有显著负向超低亲(父本)优势,但群体平均超低亲优势大于0,为35.01%～50.79%;杂交稻群体的平均负向竞争优势明显,强度大,为-57.60%～-31.23%,有38%的组合具有显著负向竞争优势,说明转基因杂交水稻的抗纹枯病性普遍低于转基因水稻父本,但仍具有较好抗性,并可从中筛选出强优势组合.     

转cryAb基因克螟稻对水稻白叶枯病和纹枯病的抗性评价

转cryAb基因克螟稻对水稻白叶枯病、纹枯病的抗病性在田间进行了人工接种鉴定,根据亲本材料秀水11及2个转基因材料克螟稻1号(KMD1)和克螟稻2号(KMD2)的发病情况,初步明确两个转基因材料的抗病性与亲本存在显著的差异,对白叶枯病的抗性比亲本材料有所上升,但对纹枯病的抗性则不如亲本秀水11。     

豇豆几丁质酶纯酶液对不同真菌的作用

几丁质酶(EC 3.2.1.14)广泛存在于植物中,当受到病原菌侵染或其它诱导因子诱导时,植物体内几丁质酶活性显著提高。菜豆纯几丁质酶具抗Trichoderma viridae活性,转菜豆几丁质酶基因的烟草植株增强了对Rhizoctonia solani的抗性。作者研究了经诱导、提纯的豇豆几丁质酶对不同真菌的作用,为开展抗真菌病基因工程研究奠定了基础。 1 材料与方法     

Harpin xoo在水稻中表达提高对白叶枯病不同小种抗性

用剪叶接种法测定10个转hrf1基因水稻株系对15个水稻白叶枯病菌小种的抗性.所有的转基因系对JxOV和PXO79小种的抗性与受体对照相比显著提高,RT-PCR结果显示,在转化hrf1基因的抗病水稻中,信号传导基因npr1表达明显增强,表明转hrf1基因水稻可能通过激发水稻中信号传导基因的表达,提高对白叶枯病菌不同小种的抗性.     

基因间插入对水稻农艺性状及刺吸式口器害虫取食选择性与种群密度的影响

本文评价了T-DNA插入对水稻农艺性状与抗虫性、褐飞虱Nilaparvata lugens St?l取食选择性及3种刺吸式口器害虫种群密度的影响,以分析转基因操作及外源基因插入可能引起的非预期效应。结果表明,供试ZD1640-3、ZD1640-19、ZD1640-23和ZD1640-24共4个突变体株系T-DNA插入位点附近基因的表达均不受影响;除个别株系的株高、每穗粒数或结实率有降低外,主要农艺性状参数与受体亲本无显著差异。除ZD1640-24外,突变体各株系上褐飞虱、白背飞虱Sogatella furcifera(Horváth)和黑尾叶蝉Nephotettix bipunctatus(Fabricius)平均种群密度与受体亲本无显著差异;且4个突变体株系上3种害虫种群密度在大多数情况下与受体亲本也无显著差异。与受体亲本相比,突变体株系ZD1640-24对褐飞虱的抗性及取食选择性无显著影响。综合分析认为,T-DNA基因间插入并没有引起水稻发生显著的非预期变化,个别突变体某些考查指标的变化主要来自于个体差异。     

酵母pac1基因介导对葡萄B病毒的抗性

为明确广谱性抗病毒基因—酵母pac1基因对葡萄B病毒(Grapevine virus B,GVB)的抗性效果,通过农杆菌介导的遗传转化,将pac1基因导入西方烟37B,对转基因植株进行PCR鉴定及Southern blot分析,通过病毒摩擦接种观察症状以及实时荧光定量RT-PCR检测植株体内病毒含量,并对转基因植株抗病性进行初步鉴定。结果表明,目的基因pac1成功导入并整合至西方烟37B基因组,共获得10个转基因株系。不同株系的T1代烟草中阳性植株比例为16.7%~72.7%,表明目的基因可成功遗传到子代。接种病毒后转基因植株普遍延迟发病,但后期症状与非转基因对照相似,其中仅1个转基因株系B6具有不表现典型症状等抗性反应。接种植株病毒含量检测中,所有转基因植株均检测到病毒存在,但表现为抗病的B6株系中病毒含量显著低于非转基因对照,表明该转基因植株虽不能完全抵抗GVB侵染,但对GVB具有耐病性。     

转基因水稻对稻瘟病的抗性研究

 采用苗期初筛、复筛、抗谱测定和田间自然诱发试验等不同鉴定方法,对经分子检测证明已整合有碱性几丁质酶基因和β-1,3-葡聚精酶基因的22个转化系的转基因水稻植株进行稻瘟病抗性鉴定研究,筛选出对稻瘟病的抗性比原种对照七丝软占有明显提高的一系列转基因水稻品系,其中表现高抗的有来自F4-9转化株系的7个品系。高抗材料的R7代品系,经室内抗谱测定及田间病圃试验结果,仍然表现高抗稻瘟病。本研究通过转基因技术,成功地将优质感病品种改良成高抗品系,研究结果证明了利用基因工程手段培育抗病水稻新品种是一个非常有希望的育种途径。     

哈茨木霉几丁质酶诱导及其对水稻纹枯病菌的拮抗作用

 在实验室条件下分别以几丁质和水稻纹枯病菌(Rhizoctonia solani)细胞壁作唯一碳源诱导哈茨木霉(Trichoderma harzianum)菌株NF9、TC3和P1产生几丁质酶,用硫酸铵沉淀法制备几丁质酶粗提液。上述木霉菌株内切几丁质酶活性(对胶体几丁质浑浊度的减少率)分别为79.8%、74.4%和76.0%,均显著高于非诱导的阳性对照。培养第5 d几丁质诱导的木霉菌株NF9和TC3内切几丁质酶活性显著高于由水稻纹枯病菌细胞壁诱导的酶活性。体外测定表明,通过诱导的木霉菌株TC3、NF9和P1几丁质酶粗提液对水稻纹枯病病菌的拮抗圈直径可达38、21和23 mm,与非诱导的阳性对照比较有显著性差异。对木霉几丁质酶拮抗作用的特点及生防应用进行了讨论。     

转cry1Ab基因水稻和两种杀虫剂对非靶标天敌拟环纹豹蛛免疫影响的评价

本文测定了田间转cry1Ab基因水稻(KMD1和KMD2)和两种杀虫剂(吡虫啉和氟虫腈)处理非转基因亲本秀水11后拟环纹豹蛛Pardosa pseudoannulata的免疫指标(血细胞总数、包囊能力和酚氧化酶活性)的变化,并以非转基因亲本秀水11无药剂处理的作为对照。研究结果表明,KMD1和KMD2对拟环纹豹蛛的3种免疫因子都没有显著影响;两种杀虫剂处理均导致拟环纹豹蛛的血细胞数量和包囊能力显著下降,酚氧化酶活性略低于对照,即对拟环纹豹蛛的免疫有负面影响。可见,非靶标天敌的免疫能力可考虑作为转基因水稻环境安全性评价的一个简单有效的指标。     

Expression of human protoporphyrinogen oxidase in transgenic rice induces both a photodynamic response and oxyfluorfen resistance

A human protoporphyrinogen oxidase (Protox) coding sequence under the control of a ubiquitin promoter was introduced into rice to determine whether transgenic rice overexpressing the human Protox gene exhibits resistance against a peroxidizing herbicide. The transgenic rice lines (H3, H4, H5, H6, H9, and H10) transcribed the human Protox mRNA, whereas hybridizing RNA band was not detected in wild-type rice, indicating that the human Protox gene had been successfully transmitted into transgenic rice plants. The transgenic lines H9 and H10 showed growth retardation and light-dependent formation of necrotic lesions. Compared with wild-type rice plants, rice with a human Protox gene had increased Protox activity and content of the photosensitizer protoporphyrin IX, and reduced chlorophyll. The photosynthetic efficiency in lines H9 and H10, as indicated by F_v/F_m, was not different from that of wild type. The two transgenic lines had decreased levels of antheraxanthin, lutein, and β-carotene and similar levels of neoxanthin and violaxanthin as compared with wild-type plants. The staining activities of catalase, peroxidase, superoxide dismutase, and glutathione reductase were higher in transgenic lines than in wild type. Line H9 germinated in the presence of 20 μM oxyfluorfen, whereas 2 μM oxyfluorfen inhibited the germination of wild-type seeds. Thus, the transgenic rice plants exhibited enhanced resistance to oxyfluorfen.     

Differential induction of pathogenesis-related proteins in tomato byAlternaria solaniand the association of a basic chitinase isozyme with resistance

Accumulation of pathogenesis-related proteins is thought to play a role in pathogen-induced plant defense responses. Although early accumulation of hydrolytic enzymes such as chitinase and β-1,3-glucanase has been associated previously with genetically-inherited and induced systemic resistance, their role in resistance in tomato(Lycopersicon esculentum)to the phytopathogenic fungusAlternaria solaniis not yet understood. Here we describe the accumulation patterns of specific isozymes of pathogenesis-related proteins in the resistant tomato genotypes 71B2, NC EBR-1, NC EBR-2 and the susceptible cultivar Piedmont. Western blot analysis demonstrated that four isozymes of chitinase (26, 27, 30, and 32kDa) were induced in all genotypes upon challenge withA. solani,but only resistant lines had significantly higher constitutive levels of the 30kDa isozyme as well as total chitinase activity. In addition, the 30kDa chitinase isozyme was found to accumulate to significantly higher levels in resistant lines during pathogenesis than the susceptible genotype. Two isozymes of β-1,3-glucanase (33 and 35kDa) were detected in all genotypes, but a slightly higher constitutive level was detectable in all resistant lines when compared to the susceptible. Similar accumulation patterns of these isozymes were observed in all genotypes during the course of pathogenesis. Purified preparations of acidic and basic tomato chitinase and β-1,3-glucanase isozymes were tested for their antifungal activity againstA. solani in vitro.Results presented in this study indicate that only basic isozymes of chitinase and β-1,3-glucanase were inhibitory toA. solaniwhereas, no inhibitory activity was observed with the acidic isozymes. The results of this study suggest that a higher constitutive level of chitinase and β-1,3-glucanase and the induction pattern of a 30kDa chitinase isozyme in early blight resistant breeding lines is related to genetically-inherited resistance of tomato toA. solani.     

水稻miR444b.2调控稻瘟病抗性及分蘖

microRNA(miRNA)是一类长度在20~24 bp的保守小RNA分子,广泛存在于真核生物中,参与调控生长发育及抗逆、抗病等反应。在前期研究中,我们对比感病和抗病水稻材料在接种稻瘟病菌前后miRNA的累积量,发现miR444b.2的累积量变化在抗病和感病材料间存在显著差异,但其在水稻对稻瘟病抗性中的作用尚不清楚。本文进一步对水稻感病和抗病材料接种稻瘟病菌,通过检测不同时间点miR444b.2及其靶基因的累积量来分析miR444b.2与水稻稻瘟病抗性的关系;同时,构建过表达miR444b.2的转基因水稻材料,对转基因材料进行了抗性分析及农艺性状分析。结果表明,在稻瘟病菌开始侵染水稻的24 h内,随着侵染时间的增加,miR444b.2在感病材料中的累积量也随之增加,而在抗病材料中的累积量则逐渐降低;相反,miR444b.2的靶基因中,MADS盒家族基因在感病材料中的转录受到抑制或变化不大,在抗病材料中的表达明显增加,与miR444b.2的累积量变化趋势相反,提示miR444b.2可能通过调节MADS盒家族基因的表达量来调控稻瘟病抗性。而且,过表达miR444b.2的转基因植株变得更加感病,主要表现为:与对照相比,叶片发病病斑数量增多、病斑面积增大、防御相关基因转录水平变低;而miR444b.2的靶基因在过表达miR444b.2的转基因植株中的转录水平显著降低。此外,miR444b.2过表达植株的分蘖数较对照减少。这些结果说明,miR444b.2通过调控MADS盒家族基因来负调控稻瘟病抗性及调节水稻分蘖。     

β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶活性与大豆对疫霉根腐病抗性的关系

 为了明确β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶与大豆抗疫霉根腐病的关系,测定了不同抗性大豆品种接种大豆疫霉菌后β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶活性的变化情况和2种酶对大豆疫霉菌的抑制作用。结果表明,大豆疫霉菌能诱导大豆β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶的活性增强,但2种酶在积累速度和幅度上,抗病品种和感病品种有显著的差异。与感病品种"857-1"相比,抗病品种"垦农4号"2种酶活性不仅升高的速度快、幅度大,且高活性维持的时间长。β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶混合液对大豆疫霉菌的菌丝生长、孢子囊形成和孢子萌发的抑制作用明显,其次是β-1,3-葡聚糖酶,而几丁质酶对大豆疫霉菌的抑制作用不明显。表明大豆对大豆疫霉根腐病的抗性与β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶的活性呈正相关关系。β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶混合对大豆疫霉菌的抑制具有协同增效作用。     

野生稻转育后代对褐飞虱抗性的研究

对１０７份栽培稻／野生稻高世代品系及８６个药用野生稻栽培稻回交Ｆ１再生苗进行了苗期抗褐飞虱鉴定,对６４个品系进行了孕穗期抗性鉴定,并初步了野生稻转育后代的苗期拒虫性及孕穗期抗生性等。结果表明,野生稻抗虫基因已导入某些杂交品系Ｂ５,Ｂ２,Ｂ３,Ｂ６,Ｂ１０,Ｂ１１,Ｂ１２,Ｂ１３,Ｂ１４,Ｂ１５,Ｂ７,Ｂ８在苗期表现高抗,在孕穗期表现中抗,抗性水平比对照抗性品种ＩＲ３６高;Ｂ２Ｆ３－５２,Ｂ２Ｆ３－     

转苏云金杆菌毒蛋白基因水稻抗螟性的离体叶片测定法

提出了转苏云金杆菌ｃｒｙｌＡｂ基因水稻抗螟性的快速离体叶片测定法,并用该方法评价了转ｃｒｙ１／Ａｂ基因水稻对二化螟、三化螟和大螟的抗性程度。结果表明,３种螟虫蚁螟取食纯合株系ＰＲ１６及分离株系ＰＲ１８、ＰＲ５７或ＰＲ５８中抗性植株中片后,食叶量与对照和分离株系中的非抗性植株相比极显著下降,接虫后第４ｄ的幼虫死亡率高达１００％。该方法评价转ｃｒｙ１／Ａｂ基因水稻对３种螟虫的抗性结果与活化成株测定法评     

过表达嗜热毛壳菌Cu/Zn-SOD基因提高转基因水稻对3种病害的抗性

超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD,EC1.15.1.1)是生物体中清除氧自由基、保护细胞免受氧化损害的关键保护酶之一,SOD活性的提高可以增加植物对各种不良环境的适应和耐受能力。本研究将一个源自嗜热毛壳菌(Chaetomium thermophilum,Ct)的Cu/Zn-SOD基因Ct SOD通过农杆菌介导的遗传转化方法转入水稻,转基因植株的SOD活性均得到显著提高。对转基因植株分别接种水稻白叶枯病、细菌性条斑病以及纹枯病的病原,发现过量表达Ct SOD能够显著提高转基因植株对3种病害的抗性。这种对多种病害具有抗性的单个基因在植物抗病育种中具有重要应用价值。     

转基因水稻对病原菌侵染的反应和防卫基因的表达分析

 为了阐明OsBTF3基因在水稻对白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo)和细菌性条斑病菌(X. oryzae pv. oryzicola, Xoc)侵染抗/感反应中的功能,本研究以OsBTF3过量表达和RNAi转基因株系为材料,比较分析了T1代株系对病菌侵染的抗感病反应,定量测定了防卫基因的表达动态。结果表明,与野生型对照株相比,无论过量表达株系,还是RNAi株系对Xoo和Xoc侵染均表现为更加感病的反应; 经Xoo接种后,过量表达和RNAi株系OE37和RNAi株系RI30防卫基因的表达发生了不同程度的变化。因此,OsBTF3增量/减量表达对水稻抗/感病性具有重要的调控作用,这种作用可能并不依赖于水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)介导的信号途径。