稻瘟菌激发子CSBI专化性及相关性质研究

以一套水稻抗稻瘟病近等基因系为材料 ,接种稻瘟菌 ( Magnaporthe grisea)细胞壁来源的糖蛋白激发子 CSBI,其诱导植保素的积累在高度非亲和性互作水稻远高于亲和性互作水稻 ;研究同时表明 ,CSBI可专化性诱导完全非亲和性互作和高度非亲和性互作水稻的过敏性坏死反应 ;表明该激发子具有小种 -品种专化性。经热、胰蛋白酶和过碘酸钠处理后的生物活性检测结果表明 ,CSBI的活性位点为糖基部分。经 p H稳定性检测 ,CSBI在酸性及相对弱碱性条件下较稳定 ;而在强碱性条件下 ,激发子活性下降较多 ,甚至完全丧失。对 CSBI诱导活性的有效浓度测定表明 ,激发子诱导水稻叶片酶活性升高的最低有效浓度为 0 .0 7～ 0 .70 nmol/L。     

稻瘟菌GP66激发子诱导的水稻膜脂过氧化及其保护酶活性变化

 以抗稻瘟病水稻近等基因系C101LAC及背景品系CO39为材料,研究稻瘟菌(Magnaporthe grisea)来源的GP66激发子诱导的水稻膜脂过氧化及保护酶活性变化.结果表明,激发子诱导非亲和性互作水稻超氧阴离子(O₂^·)积累和脂氧合酶(LOX)活性在早期明显高于亲和性互作水稻;O₂^·积累和LOX活性的升高进而导致了非亲和性互作水稻的膜脂过氧化,其相对电导率及丙二醛(MDA)含量出现的高峰期和强度也明显要早和高于亲和性互作水稻.超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性均趋于下降,不同亲和性互作水稻间的变化则不明显;非亲和性互作水稻过氧化物酶(POD)活性则在激发子诱导早期明显高于亲和性互作水稻,可能与其参与其它抗性有关.这些结果表明膜脂过氧化的发生是激发子诱导水稻抗性的主要生理机制之一.     

外源茉莉酸甲酯诱导水稻抗瘟性相关防御酶和内源水杨酸的变化

 用外源茉莉酸甲酯(MeJA)处理抗稻瘟病近等基因系水稻CO39和C101LAC,显著减轻了稻瘟病的发生,而对稻瘟病菌孢子萌发及菌丝生长均无明显抑制作用,证实MeJA处理后稻瘟病病情指数的下降是由于MeJA提高了水稻幼苗的抗瘟性。对水稻抗瘟性重要防御酶的活性测定结果表明,苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和脂氧合酶(LOX)活性均在MeJA处理早期上升,与亲和性互作水稻相比,高度非亲和性互作水稻中的诱导活性增加明显,且速度快。对病程相关蛋白β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶的活性测定结果表明,高度非亲和性互作水稻PR蛋白活性的高峰期出现和强度也明显要早且高于亲和性互作水稻。对内源水杨酸(SA)的测定结果表明,不同亲和性互作水稻的SA含量均没有明显的变化,表明MeJA诱导的水稻信号通路可能与SA信号通路无关。     

水稻与稻瘟病菌非亲和性互作中重要防御酶活性变化规律研究

 选以CO39为背景的水稻抗稻瘟病近等基因系,与稻瘟菌生理小种ZC₁₃(菌株97-151a)组成的3类典型非亲和性互作,以亲和性互作为对照,对各互作中过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、几丁质酶及β-1,3-葡聚糖酶的活性变化规律进行了系统研究。完全非亲和性互作C101A51/97-151a、高度非亲和性互作C101L AC/97-151a及中度非亲和性互作C104 PKT/97-151a,POD比活性接种后即开始明显升高,48h前达到高峰,升高趋势一直持续到7d完全显症时,幅度基本与各互作非亲和程度呈正相关;亲和性互作CO39/97-151a接种后40 h POD比活性才开始升高,4~6 d达到高峰,峰值也较大。3类非亲和性互作PAL比活性在接种后0 h或16 h开始较明显升高,整个互作中形成3~4个较明显的峰;亲和性互作中PAL比活性一直明显下降。3类非亲和性互作外切几丁质酶比活性接种后即开始升高,基本一直保持升高趋势,在40 h前幅度较大,并形成1~3个较高的峰;亲和性互作外切几丁质酶比活性接种后即开始大幅度升高直至完全显症,48h后幅度远高于非亲和性互作。3类非亲和性互作β-1,3-葡聚糖酶比活性在24 h内开始较明显升高,在48h前形成2~3个较明显的峰;亲和性互作在接种后β-1,3-葡聚糖酶比活性即开始升高,在48h后显著高于非亲和性互作。讨论了POD、PAL、几丁质酶及β-1,3-葡聚糖酶参与水稻抗稻瘟病的可能性。     

白叶枯病菌与非亲和水稻IRBB4悬浮细胞互作中蛋白类激发子的纯化和鉴定

 本研究对水稻白叶枯病菌与水稻悬浮细胞非亲和互作中蛋白类激发子进行了分离纯化和鉴定.白叶枯病菌JXOV与水稻IRBB4和IR24悬浮细胞互作36 h后的上清液,经Q-Sepharose阴离子交换层析柱分离,对分离的各组分进行抗病性诱导测定,结果表明JXOV与IRBB4非亲和互作的上清液中存在蛋白类激发子.有活性的蛋白组分经阴离子交换层析柱Mono-Q进一步纯化后,SDS-PAGE分析鉴定出2个具激发活性的蛋白,其分子量分别为17.2 kD和49.2 kD,等电点分别为5.8和6.2.利用上述激发子处理水稻能减少病斑长度并诱导水稻防卫酶活性的增加.     

小麦与秆锈菌非亲和性互作对秆锈菌生长发育的影响

 本文研究了小麦与秆锈菌3种典型类型非亲和性互作对秆锈菌生长发育的影响。结果表明,完全非亲和性互作ISr5-Ra/21C₃ CKR(Sr5/P5)使秆锈菌芽管生长方向与叶片长轴夹角显著变小,比对应的亲和性互作ISr5-Sa/21C₃ CKR(sr5/p5)平均小6.22°。高度非亲和性互作ISr 11-Ra/34M KG(Sr11/P11)使秆锈菌附着胞总分化率显著降低,接种后第1、2 d平均分别降低21.16%、33.37%,3种类型非亲和性互作对附着胞在气孔上的定位无影响。各类非亲和性互作对秆锈菌菌落扩展有不同程度极显著抑制作用。完全非亲和性互作、高度非亲和性互作及中度非亲和性互作ISr 6-Ra/34C2 MFR(Sr6/P6)侵染点寄主细胞坏死率分别为66.7%~76%、近100%及52.4%~87.1%。     

棉疫病菌90kD胞外蛋白激发子生物活性与稳定性研究

 对棉疫病菌(Phytophthora boehmeriae Saw.)90 kD胞外蛋白激发子的生物活性与稳定性进行了研究。用不同浓度的激发子处理烟叶测定其诱发过敏反应的有效浓度,结果是所测定的0.5~100 nmol/L各浓度均可诱发过敏反应,但100 pmol/L不能诱发过敏反应,表明该激发子诱导烟草产生过敏反应的最低有效浓度在100 pmol/L~0.5 nmol/L之间。该激发子可诱导不同烟草(Nicotiana tabacum L.)品种产生过敏反应,但不能诱导辣椒(Capsicum annuum L.)和茄子(Solanum melongena L.)等茄科作物及棉花(Gossypium arboreum Linn.)发生过敏反应,初步表明该激发子诱导植物发生过敏反应具有一定的专化性。以10 nmol/L激发子溶液处理烟叶后分别于第0、24、48和72 h接种烟草疫霉(Phytophthora nicotianae),结果证明该激发子可以诱导烟草产生抗性反应,其抗性以处理后立即接种烟草疫霉为最强,接种后48h防效达68%,以后随时间的延长逐渐减弱。激发子分别经p H值2~14的水溶液25℃处理30 min,或分别经4、25、60和100℃处理5 min仍能诱发过敏反应,但是经蛋白酶K处理后不能诱发过敏反应。表明该激发子对酸、碱和温度不敏感,但对蛋白酶K敏感。     

小麦与小麦秆锈菌互作及非亲和机制研究

 本论文选用以中国春(Chinese Spring)为背景的小麦抗秆锈病近等基因系,与我国小麦秆锈菌3个主要生理小种,组成完全非亲和性互作ISr5-Ra/21C₃ CKR (Sr5/P5,侵染型0)、高度非亲和性互作ISr11-Ra/34M KG (Sr11/P11,侵染型0)及中度非亲和性互作ISr6-Ra/34C₂ M FR (Sr6/P6,侵染型1,2),对各类型互作对秆锈菌生长发育的影响、互作中重要酶系活性及同功酶组成、重要生化组分含量变化规律及它们在互作中的可能作用进行了研究。并比较了所用小麦近等基因系及秆锈菌致病型间可溶性蛋白含量和种类、重要酶系活性和同功酶组成的差异,对基因组DN A限制性片段长度多态性进行了研究。     

专化性白叶枯病菌遗传结构的RAPD初析

 我国目前杂交稻生产中广泛使用的不育胞质抗白叶枯病能力较差,不育胞质种类单一,某些白叶枯菌株对少数几种不育胞质侵染力较强,似有专化亲和性表现。产生这种专化亲和性的原因,除了决定于特定的不育胞质或核质互作类型外,也可能决定于病原菌本身的遗传分化和毒性演变,以及特定的胞质类型与白叶枯病菌的互作反应。本试验运用RAPD技术揭示了对水稻不育胞质具有专化性的白叶枯病菌遗传结构变化,确定这些变化与特异性互作的关系,以探讨白叶枯病菌的遗传分化、寄主抗病性和特异性互作机制。     

利用PCR技术专化性检测水稻细菌性条斑病菌

 设计水稻细菌性条斑病菌的专化性引物,并建立相应的PCR检测体系,分别对31株水稻细菌性条斑病菌和15株水稻白叶枯病菌及其它相关菌株进行了测试。结果表明,建立的PCR检测体系可专化性检测水稻细菌性条斑病菌,而水稻白叶枯病菌和其它菌株均没有扩增信号。检测灵敏度可以达到20个细菌菌体,从自然发病和人工接种发病的水稻种子成功地检测出条斑病菌。实现了对水稻细菌性条斑病菌的快速和专化性检测。     

稻瘟病菌在水稻CO39近等基因系上的生命表和繁殖表

 本文选用以CO39为背景的水稻近等基因系与广东省稻瘟病菌3个优势生理小种(ZC₁₃、ZB₁和ZB₅)构成12个亲和性和非亲和性互作组合,组建各组合稻瘟病菌的生命表和繁殖表,分析在亲和性互作中稻瘟病菌的生存和繁殖状况对寄主发病的影响,并探讨在非亲和性互作中抗性基因在抵御病菌侵染过程中的作用。结果表明,在亲和性和非亲和性互作中,稻瘟病菌生长繁殖各阶段均参与了感抗反应并发挥了一定的作用:在CO39近等基因系上,同一小种的孢子萌发率或菌丝形成率无明显差别,而小种间则表现一定差异;病菌的定殖和繁殖是亲和与非亲和互作的关键阶段,定殖率、病斑形成率低,则寄主表现抗病,反之则表现感病。在繁殖表众多表示种群增长的参数中,世代平均产孢量F'、净增殖率R₀、最大相对增长率r_max和种群趋势指数Ⅰ等4个指标适合于反映稻瘟病菌繁殖状况与感抗病反应的关系。     

稻瘟病菌66 kDa糖蛋白激发子的纯化及性质研究

 采用离心、超滤、柱层析等方法对稻瘟病菌(Magnaporthe grisca) ZC₁₃菌株97-151a细胞壁来源的水溶性糖蛋白激发子进行了纯化;经SDS-PAGE检测,GP66达到电泳纯;凝胶过滤法及SDS-PAGE测定表明,GP66分子量为64~66 kDa;经蒽酮-硫酸法检测,糖/蛋白比例为3.84;可诱导水稻叶片过氧化物酶与苯丙氨酸解氨酶活性升高。经热、胰蛋白酶和过碘酸钠处理后的生物活性检测结果表明,GP66的活性位点为糖基部分。     

双重PCR技术检测水稻白叶枯病菌和细菌性条斑病菌

本研究分别设计并合成了白叶枯病菌的专化性引物OSF1-OSR1和条斑病菌的专化性引物XoocF-XoocR。用这两对专化性引物分别对118个参试菌株进行PCR扩增,并且通过将这两对专化性引物配对以及不断优化PCR反应条件,成功建立了双重PCR技术,同时对水稻白叶枯病菌和细菌性条斑病菌实施快速精确的检测。     

NbRbohB基因在本氏烟与疫霉菌互作中的功能分析

活性氧(active oxygen species, AOS)在植物抗病中发挥着重要作用,主要由NADPH氧化酶(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase)系统产生.为明确NADPH氧化酶NbRbohB基因在本氏烟与疫霉菌亲和与非亲和性互作中的功能,采用荧光定量PCR技术以及病毒诱导的基因沉默方法探究了NbRbohB基因在本氏烟中对2种疫霉菌抗性中的作用,并利用NADPH氧化酶抑制剂对辣椒疫霉的抗性进行了检测.结果发现:2种疫霉菌均能诱导本氏烟发生氧迸发,且NbRbohB基因可能参与了疫霉菌诱导本氏烟发生的氧迸发过程.该基因沉默后降低了本氏烟对亲和互作辣椒疫霉菌的抗性,但对非亲和互作疫霉菌的抗性没有肉眼可见的影响;NADPH氧化酶抑制剂处理本氏烟后也能降低其对辣椒疫霉的抗性.表明该基因通过介导AOS产生,参与植物对亲和性与非亲和性互作疫霉的抗病反应,在亲和互作中尤为重要.     

H2O2对水稻白叶枯病菌过氧化氢酶相关基因crg表达的诱导作用

 为了阐明H₂O₂对水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae,Xoo)过氧化氢酶(CAT)相关基因(crg)表达的诱导作用,本研究定量分析了在水稻细胞-Xoo互作体系及其加入H₂O₂清除剂CAT后H₂O₂产量和crg表达;外源添加H₂O₂后的病菌生长和crg表达。结果表明:在互作条件下,H₂O₂含量稳定增加,10 h可达到峰值;在互作6 h时crg显著地被诱导表达;加入CAT显著地降低了H₂O₂含量和crg表达;在外源H₂O₂胁迫条件下,H₂O₂以浓度效应的方式影响病菌增殖,显著地诱导了catB和srpA表达。因此,Xoo-水稻互作导致了H₂O₂的发生。无论是互作产生的还是外源的H₂O₂均显著地诱导了Xoocrg表达,从而活化了H₂O₂降解途径。     

福建稻瘟菌毒性类型组成及其对水稻几个Pi基因的毒性频率

 稻瘟病是福建省水稻生产中的重要病害之一,系统掌握稻瘟菌毒性类型组成和变化动态及其与主要抗病基因的互作特点,是制定抗病品种选育与合理利用的依据。本研究根据稻瘟病菌与6个CO39近等基因系品种互作亲和性的结果,将1995~2001年从福建采集分离的398个有效单孢菌株区分为26个毒性类型,其中毒性类型I34.1出现频率最高,为优势毒性类型,出现频率较高的还有I20.1、I04.1、I24.1、I0.1、I30.1等;结果还发现福建稻瘟菌群体对Pi1和Pi2毒性频率较低,分别为7.53%和11.31%,特别是对Pi1和Pi2基因联合毒性频率仅2.76%,说明在水稻抗瘟育种中可以考虑将Pi1和Pi2基因累加利用。     

水稻和稻瘟病菌互作中的信号传导及防御反应基因诱导表达的研究

 水稻和稻瘟病菌互作是研究植物与病原菌互作的模式体系。本文利用3个水稻抗稻瘟病近等基因品系(CO39、C101LAC和C101A51)和2个特异性菌株(M209和M210)构成不同亲和程度的互作关系,研究了稻瘟病菌对3个水稻信号传导途径关键酶合成基因、5个防御反应病程相关蛋白基因和1个防御反应转录因子调控基因诱导表达的作用。结果表明:稻瘟病菌诱导了各种互作关系中水稻OsLOX、OsAOS和OsPAL酶合成基因的表达,水稻启动了茉莉酸和水杨酸防御反应信号传导途径。在不亲和的互作反应中,稻瘟病菌能不同程度地诱导水稻OsPR1a、OsPR2、OsPR3-1、OsPR3-2和OsPR4基因的表达,从而有效激活了防御反应系统,使水稻植株表现为抗病;而在亲和的互作反应中,多数OsPR基因的表达水平低、时间短或没有表达,水稻植株表现为感病。OsMyb基因在各种互作关系中有不同的诱导表达。说明这些防御相关基因的诱导表达可能与水稻抗稻瘟病性相关。     

稻瘟病菌孢子萌发液中诱导侵染活性物质初探

作者报道了稻瘟病菌ZA_(51)、ZA_(49)和ZE_3的孢子萌发液对供试水稻品种秀水04和苏御糯秧苗没有致病性与其它明显毒性,但对它们的亲和性组合如ZA_(49) 秀水04和非亲和性组合如ZE_3 秀水04都有诱导侵染作用。且强致病性稻瘟菌ZA_(49)或ZA_(51)的孢子萌发液的诱导侵染活性高于弱致病性菌株ZE_3的孢子萌发液,孢子萌发液水层部分的诱导侵染活性高于脂层部分。这一事实说明,稻瘟病菌孢子萌发液中存在稻瘟病菌致病因子及有关物质,它将为补充解释水稻抗性品种的“抗性丧失”的原因,为进一步说明稻瘟病菌不同致病菌间的互作及稻瘟病菌致病机制等提供可能性。     

在水稻悬浮细胞系中非亲和白叶枯病菌繁殖受到抑制的现象及其机理的研究

 研究了水稻白叶枯病菌在水稻悬浮细胞系中的繁殖动力学特征以及悬浮细胞胞外液中各类物质对白叶枯病菌繁殖的影响。结果表明,水稻-白叶枯病菌非亲和互作与亲和互作相比病原菌繁殖的数量明显减少。胞外液中粗提蛋白对白叶枯病菌繁殖不具有抑制作用。非亲和互作胞外液中二元酚含量显著增高,并且水稻细胞防卫反应基因的转录和翻译活性明显增强。表明非亲和互作中白叶枯病菌繁殖受到抑制与水稻细胞防卫反应的启动相关。     

转基因水稻中β-1,3-葡聚糖酶基因启动子缺失体P3的激发子诱导活性

 选择合适的启动子是植物抗病基因工程的关键性因素,病原菌诱导型启动子的获得将为植物提供更多的启动子选择。将大麦β-1,3-葡聚糖酶同工酶GⅢ基因启动子的缺失体片段P3与报告基因gus (β-葡聚糖酸醛苷酶基因)偶联,构建植物表达载体,通过农杆菌介导法转化水稻。PCR结果表明,所获得的10株潮霉素抗性水稻植株均呈PCR阳性;DNA印迹法结果显示,9株含P3/gus的融合基因已整合到水稻基因组DNA中。GUS组织化学染色及荧光法结果显示,P3缺失体驱动的gus在激发子诱导后,获得了高水平表达。T₁代种子的GUS组织化学染色结果也表明,激发子可以诱导高水平的P3活性。