稻瘟菌附着胞分化相关基因研究进展

由稻瘟菌[Magnaporthegrisea(Herbert)Barr,无性世代为Pyriculariagrisea(Cooke)Saccardo=PyriculariaoryzaeCavara]引起的稻瘟病是水稻最严重的真菌病害之一,每年给水稻生产带来重大的经济损失。稻瘟菌与水稻的互作符合基因对基因关系,现已被作为模式系统用于研究病原微生物-植物寄主的互作机理。稻瘟菌致病分子机制的研究不仅为病害的防治奠定理论基础,也为其它植物病原真菌的研究提供借鉴。本文对稻瘟菌侵染结构附着胞分化的相关基因研究进展进行综述。     

稻瘟菌侵染过程相关信号通路研究进展

稻瘟菌(Magnaporthe oryzae)是典型的植物致病菌,其侵染过程依赖多种信号通路参与调控,包括环化腺苷酸(cAMP)信号通路、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路和Ca2+信号通路。最新研究发现,除了cAMP信号通路和MAPK信号通路,Ca2+信号通路在稻瘟菌的生长发育、孢子萌发、侵染结构形成和致病性方面也具有重要作用。结合这些信号通路及其相关基因和蛋白研究,综述了调控稻瘟菌致病性相关发育的信号传递分子机理,旨在为稻瘟菌致病机理的研究提供新的线索。     

稻瘟菌相关蛋白基因研究进展

稻瘟病(PyriculariaoryzaeSacc)是世界性的水稻病害,在我国已成为三大水稻病害之一,重病年能导致绝收。它是由子囊菌Magnaporthegrisea(Hebert)Barr[无性世代为Pyriculariagrisea(Cooke)Sacc]引起的广泛发生的重要水稻病害之一。水稻基因组和稻瘟病基因组测序工作的进展,为进一步从基因组水平认识水稻与稻瘟病菌相互作用的机制奠定了基础。介绍了稻瘟菌相关蛋白基因的研究进展,主要综述了几种稻瘟病致病相关基因、无毒基因,并简单介绍了稻瘟菌激活蛋白的研究进展。     

稻瘟菌相关蛋白基因研究进展

稻瘟病(Pyricularia oryzae Sacc)是世界性的水稻病害,在我国已成为三大水稻病害之一,重病年能导致绝收.它是由子囊菌Magnaporthe grisea(Hebert)Barr[无性世代为Pyricularia grisea(Cooke)Sacc]引起的广泛发生的重要水稻病害之一.水稻基因组和稻瘟病基因组测序工作的进展,为进一步从基因组水平认识水稻与稻瘟病菌相互作用的机制奠定了基础.介绍了稻瘟菌相关蛋白基因的研究进展,主要综述了几种稻瘟病致病相关基因、无毒基因,并简单介绍了稻瘟菌激活蛋白的研究进展.     

湖南稻瘟菌群体致病性动态研究

从研究稻瘟菌群体致病性的观点出发,10年来测定了湖南稻瘟菌对湖南省主要栽培品种、全国鉴别品种和部分抗病品种的致病频率。根据分离的致病频率将品种分为4组:A.高抗组——致病频率小于5％;B.抗病组——致病频率为5％～15％;C.感病组——致病频率为16％～30％;D.高感组——致病频率大于30％。每组选择5个代表品种,以此作为湖南稻瘟菌群体致病性动态监测模式。同时提出室内人工接种与田间病圃诱发相结合的监测方法,并在分析湖南稻瘟菌群体致病性的向时,提出了当前生产中存在的问题及对策。     

RHO1基因的HIGS表达载体构建及转基因水稻的抗病性分析

【目的】使用Gateway技术构建稻瘟菌RHO1基因寄主诱导的基因沉默(HIGS)表达载体,将其转化入水稻后,观察稻瘟菌对转基因水稻的致病力。【方法】利用PCR技术从稻瘟菌cDNA扩增RHO1基因,通过Gateway技术构建pBDL03-RHO1载体,电转化进入农杆菌AGL1;以水稻日本晴为材料,通过农杆菌介导的转化方法获得转基因水稻植株,并对其接种稻瘟菌,分析转基因水稻对稻瘟菌抗性。【结果】通过PCR扩增获得了RHO1基因片段,利用BP反应构建了入门载体pDONR 221-RHO1,采用LR反应构建了HIGS表达载体pBDL03-RHO1。通过农杆菌介导的转基因方法将HIGS载体转入了水稻中,并利用mCherry红色荧光观察和PCR扩增验证了转基因植株构建成功。接种试验结果表明,HIGS转基因植株对稻瘟菌的抗性提高。【结论】利用Gateway技术可以简单快速构建HIGS表达载体,表达RHO1的转基因水稻抗病性提高,表明RHO1介导的HIGS在水稻-稻瘟菌互作过程中可以发挥作用。     

日本水稻单基因鉴别品种与四川省稻瘟病菌互作初探

】在田间病圃和网室旱圃条件下,日本单基因鉴别品种与四川省稻瘟病菌相互作用表明,四川省稻瘟病菌菌株对抗瘟基因型Ｐｉ－ｋｓ,Ｐｉ－ａ的致病率较高,具有这些基因的日本品种在田间的叶瘟、穗瘟发生都重。菌株对抗瘟基因型Ｐｉ－ｚ,Ｐｉ－ｔａ,Ｐｉ－ｔａ２,Ｐｉ－ｚｔ的致病率低,具有这些基因的品种在田间叶瘟和穗瘟发生都较轻,叶瘟比穗瘟稍重。菌株对抗瘟基因型Ｐｉ－ｉ,Ｐｉ－ｋ,Ｐｉ－ｋｍ,Ｐｉ－ｋｐ,Ｐｉ－ｂ,Ｐｉ－ｔ,Ｐｉ－ｋｈ的致病性不稳定,具有这些基因的品种在田间的感病程度也不一致,表明我省稻瘟菌系组成的复杂性和水稻品种抗性基因组成的多样性。     

稻瘟菌基因组规模分泌蛋白的预测分析

利用信号肽分析软件SignalP v3．0，亚细胞器蛋白定位软件TargetP v1．01，GPI-锚定位点软件big—PI Predictor和跨膜螺旋结构软件THMM-2．0这4个软件分析预测稻瘟菌12595个蛋白序列中有1134个分泌蛋白。编码这些蛋白的可读框（ORF）最小值为78bp，最大值为7849bp，平均1231bp。引导它们的信号肽长度介于15—45个氨基酸之间，平均为21个氨基酸。435个分泌蛋白具有功能描述，主要是与代谢有关的酶类。分析了其中降解细胞壁组分和与致病相关的酶类，提示在稻瘟菌侵染水稻不同阶段产生的关键酶及基因的功能需进一步研究。     

稻瘟菌若干T-DNA插入突变体初步分析

为揭示稻瘟菌致病分子机制,创建了该菌T-DNA插入突变体库．部分突变体经表型分析,获得3个生长发育及致病性同时发生变异,5个生长发育正常但致病性变异及2个生长发育变异但致病性正常的突变体；以TAIL-PCR方法获得了这些突变体T-DNA插入位点及其边界序列,并用生物信息方法对被T-DNA标签的基因进行了分析,为进一步研究这些基因的功能提供了重要信息．     

稻瘟菌糖原合成酶激酶MoGSK3功能探究

【目的】观测稻瘟菌（Magnaporthe oryzae）糖原合成酶激酶基因MoGSK3敲除突变体表型,明确MoGSK3在稻瘟菌中的潜在生物学功能,为挖掘防治稻瘟菌新型药剂的潜在靶标提供参考。【方法】基于同源重组原理,用split-PCR方法获得稻瘟菌MoGSK3敲除突变体菌株,将MoGSK3基因克隆到pFL2载体上得到MoGSK3-C融合载体,并将其通过PEG介导的原生质体转化法导入MoGSK3突变体中得到回补菌株。培养观察野生型菌株Guy11、突变体菌株G3-9及回补菌株GC-1的菌落形态和生长状况,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测稻瘟菌产孢相关基因的表达量;观察稻瘟菌不同菌株的分生孢子形态,通过附着胞洋葱表皮穿透试验及接种水稻叶片,研究其致病力;通过KI-I-2染色对野生型菌株Guy11及突变体菌株G3-9分生孢子和附着胞中的糖原运输能力进行观测。【结果】稻瘟菌MoGSK3突变体存在多个表型缺陷,与野生型菌株Guy11相比,MoGSK3突变体菌株G3-9菌落直径显著变小,生长缓慢,产孢相关基因表达量下降且分生孢子出现末端伸长畸形的状态。MoGSK3基因缺失还会导致稻瘟菌菌丝末端无法形成正常的分生孢子梗,附着胞无法穿透洋葱表皮形成侵染菌丝,接种划伤水稻叶片也无法形成褐色病斑。对MoGSK3突变体菌株G3-9分生孢子及附着胞进行糖原染色后发现,突变体菌株G3-9在糖原转运能力方面存在明显缺陷。【结论】MoGSK3基因参与稻瘟菌的生长、分生孢子形成及形态建成、侵染、糖原转运等过程,是稻瘟菌重要的毒力因子。     

谈田间自然诱发鉴定品种抗瘟性的实用性

 采用日本9个单基因鉴别品种和BL₁、K₅₉鉴定昆明抗瘟性鉴定圃中的稻瘟菌生理小种,计算病菌对各抗性基因型的致病率与病圃中已知抗性基困品种按基因型归类的平均感病程度的关系,病菌致病率高的感病程度也高,呈显着正相关,叶瘟r=0.941,穗瘟r=0.844.用已知抗性基因的品种,在具有对所持抗性基因能致病的稻瘟病菌的粳稻区进行多点鉴定.在多点上表现一致抗病的品种,可视为具有田间抗性.     

反向遗传学及在稻瘟菌和镰孢菌功能基因研究中的应用

稻瘟菌是危害水稻生产的世界性病原菌,也是研究植物与病原菌互作系统的重要模式生物.镰孢菌是危害小麦等重要农作物的主要病原菌,且能产生真菌毒素而对农产品造成污染.随着稻瘟菌和镰孢菌全基因组测序成功,如何利用基因组序列来鉴定和分析基因功能成为当前主要挑战.反向遗传学方法为进一步研究稻瘟菌基因功能提供了重要基础.综述了基因敲除、插入突变、基因沉默以及定向诱导基因组局部突变等一些热点反向遗传学方法及其在稻瘟菌和镰孢菌功能基因组分析中的应用进展.     

中国农科院植保所科研人员揭示水稻-稻瘟菌互作新机制

正1月31日,中国农业科学院植物保护研究所植物抗病功能基因研究组通过分析鉴定稻瘟菌效应蛋白在水稻中靶标蛋白,揭示了稻瘟菌侵染的新机制。相关研究成果在《公共科学图书馆一病原体(PLoS Pathogens)》上发表。     

利用抑制差减杂交筛选稻瘟菌继代接种菌株差异表达基因

稻瘟菌是重要的水稻病原微生物,通过各种变异机制提高自身对水稻的致病力.通过继代接种可使稻瘟菌发生适应性变异,从而增强致病力.为了解相关适应性变异的分子机制,利用稻瘟菌原始菌株与在水稻上继代接种的第四代菌株构建了抑制消减杂交文库.经过PCR验证及测序分析,共计获得168条EST非冗余序列.拼接后,Unigene的数量为110个.利用不同数据库,进行BLASTX分析,获得了与这些序列推测蛋白相似的功能蛋白,分析蛋白功能注释表明这些蛋白主要与合成和信号传导相关.GO分析表明相关蛋白涉及生命活动的多个方面,但主要集中于细胞生长发育、核酸结合及外界刺激的感知及传导.     

全基因组预测稻瘟菌的分泌蛋白

【目的】分泌蛋白多为病原微生物与植物受体蛋白起作用的激发子和其它致病因子，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。利用稻瘟菌基因组学研究成果，结合计算机技术和生物信息学的方法，分析其分泌蛋白组学，将有助于全面掌握其致病因子的结构与功能。【方法】利用SignalP对稻瘟菌基因库中所有ORF的N-端信号肽存在与否进行预测，再依次通过Protcomp、TMHMM、big-PI Predictor和TargetP预测程序进行验证，寻找出所有可编码信号肽的基因。【结果】对11 108个稻瘟菌的ORF进行分析，最终预测出共有1 235个ORF可编码分泌蛋白。【结论】经验证此预测方法之可靠性较高，这为深入研究分泌蛋白组学奠定了基础。     

稻瘟菌Rac1蛋白的原核表达与纯化

Ras相关的C3肉毒素底物1(Rac1)是Rho族蛋白主要成员,在稻瘟菌(Magnaporthe oryzae)的侵染致病过程中发挥重要作用.本研究目的是采用结构生物学的方法进一步探究Rac1结构与功能以及与其他蛋白互作的机制,进一步阐释其致病机制.试验以稻瘟菌的cDNA为模板,根据Ras相关的C3肉毒素底物1基因(MoRac1)序列设计特异性引物进行PCR扩增,克隆了MoRac1基因并构建原核表达载体pHAT2-Rac1,异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达.SDS-PAGE检测与Western blot分析表明,pHAT2-Rac1在BL21(DE3)中表达,大小为25kD.通过亲和层析、离子交换与分子筛对重组蛋白进行纯化,获得了高纯度的目的蛋白.该蛋白的表达与纯化对其结构功能的研究奠定了基础.     

稻瘟菌致病力变异的初步研究

稻瘟菌致病力易发生变异,过去和现在都有过报道。为了能进行品种遗传研究,日本曾选择了代表不同小种的致病力较为稳定的分离菌。我们也想从现有保存的分离菌中选择致病力较稳定的分离菌,以供抗性遗传研究之用。     

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。     

前沿动态

<正>水稻识别稻瘟菌侵染机制水稻是我国重要的粮食作物,但稻瘟菌的危害是影响水稻高产、稳产的一个重要因素。稻瘟菌侵染水稻时可以分泌众多的蛋白到水稻质外体中。而植物对病菌的识别主要存在于两个层面,对病菌表面保守的分子特征物质(PAMP)的识别(PTI,PAMPs triggered immunity)和对致病因子(effector)的识别(ETI,Effector triggered immunity)。识别PAMPs的受体基本上都分布于植物的细胞膜上。通过对稻瘟菌分泌蛋白的分离和转基因分析,研究人员发现了一     

水稻抗病育种研究：Ⅱ、品种（系）对稻瘟菌的抗谱鉴定初报

在作物抗病育种工作中,育种材料的抗性鉴定是一个重要环节。水稻对叶瘟的抗性一般根据病斑型和病斑数量,以“高抗”到“高感”的级别来表示,并以此作为筛选的依据。弗罗尔提出的“基因对基因”学说认为,相当于病原菌的非致病性或致病性基因,在寄主植物上也相应地有抗病或感病基因。一旦病原菌的非致病基因转变为致病基因,则寄主的抗病性开始丧失。大量研究证明,稻瘟菌的生理分化是十分普遍的,由单