番茄叶霉菌无毒基因的研究进展

无毒基因是病原物遗传因子,其编码的产物激发病原物与植物特异性相互作用。病原物无毒基因与植物抗病基因产物间直接或间接相互作用导致产生的基因对基因抗性是植物抗病性的重要形式。番茄与叶霉病之间的特异互作被认为是遵循Flor的“基因对基因”假说的典型体系。绝大多数已克隆的无毒基因之间,及其与已知蛋白之间,均无显著的序列同源性。无毒基因具有双重功能：在含瓦补抗性基因植物中表现无毒效应,而在不含互补抗性基因植物中显示毒性效应。本文综述了番茄叶霉菌无毒基因的多样性、意义、结构及其功能等等,了解病原菌无毒基因的结构及功能,有助于了解病原物与植物的识别机制,对认识植物的抗病性,特别是非寄主植物对病原菌的广谱抗病性也具有重要意义。     

植物抗病基因特异性分子进化

病原物与寄主间长期的相互选择与适应，使得植物的抗病性具有丰富的表现形式。根据基因对基因模式，植物中存在的抗病基因和病原物中具备的无毒基因的互作进化可视为连续的步步适应的相互选择的过程。随着抗病基因的分离以及抗病性分子生物学研究的不断深入，抗病基因保持对无毒基因的识别从而不断进化的分子机制逐步得到阐明。本文综述了植物与病原物相互作用过程中，植物对病原物的特异性识别，由此获得的对于该病原物的专化抗性，并且随病原物的变异而进化的分子机制方面的研究进展，主要包括：抗病基因的结构特征，无毒基因的多样性，抗病基因的基因组结构，抗病基因之间在起源和进化上的关系以及重组、复制、删除、转座子等对植物保持对不断变化的无毒基因特异性识别所起的作用等方面。     

基于生物信息学的胶孢炭疽菌效应分子的筛选

隶属炭疽菌属的胶孢炭疽菌(C. gloeosporioides)是农业和林业生产上重要的病原真菌,可以引起两百多种植物产生病害,对农林业造成严重的经济损失。效应蛋白在胶孢炭疽菌侵染寄主植物的过程发挥了关键作用。为了能筛选出胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)的效应蛋白,以便开展对该菌与寄主的互作研究。本研究利用已经发表的胶孢炭疽菌的基因组序列,根据效应蛋白的主要特征,利用一系列生物信息分析服务器(SignalP, TMHMM, Protcomp, big-PI Predictor, TargetP和Blast),对该菌的效应蛋白进行预测和分析。我们共分析了胶孢炭疽菌的15 381个蛋白质序列,最后获得了443个符合效应蛋白特征的候选效应子,其中有86个具有预测功能。本研究为阐明炭疽病与植物寄主之间的相互作用提供理论依据。     

类枯草杆菌蛋白酶在植物和病原物互作中的研究进展

类枯草杆菌蛋白酶(subtilisin-like proteases,Subtilases)是一类在植物发育和信号级联中实现高度特异性功能的丝氨酸蛋白酶。相关研究表明,几种类枯草杆菌蛋白酶在病原物侵染后被特异性诱导并参与寄主细胞程序性死亡,同时能够在病原物识别和信号转导级联反应中发挥重要功能,但是对其参与植物-病原物互作的具体机理的了解仍然非常有限。本综述对已经成功解析功能的类枯草杆菌蛋白酶相关信息进行整合,概述了其分布、结构、功能等信息,重点突出了其在植物和病原物互作中的作用,旨在为深入理解植物对病原物的防御机制和作物抗病育种提供指导。     

植食性昆虫嗅觉识别植物挥发物机制的研究进展

自然环境中,昆虫与植物间存在密切的联系及持续的相互作用,其中植食性昆虫主要依靠嗅觉识别植物产生的挥发物来区分寄主或非寄主植物,研究植食性昆虫嗅觉对寄主植物挥发物的感受机制,有助于揭示植食性昆虫与寄主植物协同进化关系,筛选植物抗性品种及开发害虫绿色防控技术。本文综述了植物挥发物种类及特性和植食性昆虫对植物挥发物的响应、触角嗅觉感器神经元类型及功能、触角嗅觉相关蛋白种类及其功能,展望了昆虫化学生态研究中最新的研究思路、方法,为害虫的无公害防治提供理论依据。     

黄单胞杆菌Ⅲ型效应子研究进展

许多黄单胞杆菌通过Ⅲ型分泌系统将效应子注入到寄主细胞中,引起寄主的免疫反应或感病。最近的研究提供了大量的关于Ⅲ型效应子作为致病因子或激发子同寄主互作的实验数据。本文综述了黄单胞杆菌Ⅲ型效应子的分类及avrbs3、AvrRxv／YopJ、XopN、XopD家族的主要功能,重点介绍了Ⅲ型效应子的酶活性功能在同寄主互作过程中发挥的重要作用,如XopD的SUMO化作用;AvrBs3家族效应子在调节寄主基因转录方面的作用;XopN抑制PAMP介导的植物免疫反应的功能等。论文还对一些研究深入的Ⅲ型效应子及其与寄主的互作进行了比较详细的评述,讨论Ⅲ型效应子的研究对于植物抗病基因工程的影响及重要意义,并对Ⅲ型效应子的研究方向进行了展望。     

植物抗性信号分子——水杨酸研究进展

植物在与病原物长期相互作用、共同进化过程中产生一系列防卫体系,从而有效地抑制病原物对自身的侵害。当植物受到病原物侵染时,侵染部位通常会在几小时内形成局部细胞死亡,限制病原物的增殖与扩散,称为过敏反应(Hyper sensitive Response, HR)。过敏反应几天或1周后整株植株会对其他病原物产生抗性,称为系统获得性抗性(Systemic Acquired Resistance, SAR)。SAR强调受侵染后植株获得整体抗性的能力,大量研究结果认为SAR是普遍存在的,并具有广谱性。许多研究证实,SA是SAR的重要诱导因子,也是植物受病原菌侵染后活化一系列防卫反应的信号传导途径中的重要组成成分。较为详细论述了SA在诱导植物产生抗病性过程中的作用及其研究进展,另外还对SA在其他抗性方面的作用做了简单的叙述。     

植物保护涉及的专门名词趣解

<正>侵染性病害指由一类生物因子亦即生物病原物或简称病原物侵染所引起的病害。专性寄生物这类寄生物必须从有生命的寄主和组织中获得营养物质营寄生生活。非寄生性寄生物这类植物病原菌物和细菌可以寄生于活寄主植物中,又可寄生于死的有机体以及各种营养基质上生存生活。     

番茄细菌性斑点病抗病信号传导途径的研究进展

番茄细菌性斑点病是一种严重影响番茄质量和产量的世界性细菌性病害。目前对番茄与病原菌互作的研究取得了很大进展。番茄的Pto基因是指在基因对基因学说中,对引起番茄细菌性斑点病带有AvrPto基因的致病菌Pseudomonas syingae pv. tomato(PST)起抗性作用的基因。番茄中的抗病基因Pto与病原物中的无毒基因AvrPto互作是寄主对病原物互作的典型模式系统。这一模式识别的分子机制是Pto激酶与PST的两个效应子AvrPto和AvrPtoB中的任一个发生物理互作,然后与Prf一起激活下游多重信号传导途径,进而产生抗病性反应。已基本弄清Pto抗性传导途径,但对这个途径中的许多元件的作用及环节还有待于进一步研究。     

西北农林科技大学在小麦条锈菌致病机制研究方面取得重要进展

<正>近日,西北农林科技大学植物保护学院植物免疫研究团队在双一流期刊、植物科学Top期刊《New Phytologist》(IF=7.299)发表了研究论文。效应蛋白作为一类重要的毒性因子,主要通过病原菌分泌到寄主体内,抑制寄主的防卫反应,从而引发寄主植物感病。小麦条锈菌(Pst)作为活体营养专性寄生真菌,毒性变异频繁,严重威胁我国乃至世界的小麦生产。然而,由于缺乏稳定转化体系且不能在培养基上培养,条锈菌效应蛋白的功能研究严重滞后,导致我们对病菌调控寄主免疫     

科技与产品

<正>中国农业科学院揭示昆虫-病毒-寄主植物互作关系近日,中国农业科学院蔬菜花卉研究所张友军研究员领衔的蔬菜虫害防控创新团队利用生物学、生态学和分子生物学方法并结合突变体材料的应用,发现植物诱导产生的防御途径可通过相互间的"通话"调控不同有害生物种群的暴发。据悉,植物-昆虫-病原物在长期的进化过程中形成了复杂的互作关系。昆虫和病原物危害寄主植物,寄主植物则通过诱导产生的防御机制来抵御这种     

微生物效应蛋白在植物-微生物互作中作用的研究进展

微生物效应蛋白在植物与微生物的相互作用过程中发挥种间的信息交流功能,起到重要的桥梁作用。它通过抑制植物受体诱导的免疫、调控植物基因转录、酶激活或抑制等方式为微生物侵染植物提供便利。不同类型微生物效应蛋白发挥的功能不同,作用方式和分子机制也不尽相同,且研究状况存在一定的差异,本研究通过回顾近些年来微生物效应蛋白的研究结果,对其在细菌、真菌、卵菌等病原菌及有益共生菌侵染宿主过程中的作用和分子机制进行总结,为植物-微生物相互作用机制深入研究提供相关理论依据。     

科学家发现miRNA和效应蛋白在植物与病原微生物战役中的新功能

正与人类一样,植物在生长发育过程中也会受到各种病原微生物的侵袭,且在长期进化中形成了复杂的防御体系,而病原微生物也发展出对抗寄主抗性的多种多样的策略。近日,中国科学院生物互作卓越创新中心研究员郭惠珊团队发现mi RNA和效应蛋白在植物与病原微生物战役中调控免疫和抑制免疫的新功能,并详细解析了它们的作用机制。"生长与防御的权衡"是植物协调生长与抗逆的平衡。在植物的免疫机制中,免疫受体R蛋白识别病原效应蛋白诱发的免疫反应和小分子RNA(si RNA/mi RNA)介导的RNA沉默是两种重要的防御途径。没有病原侵染时,如     

稻瘟病菌无毒基因研究进展

水稻与稻瘟菌间存在广泛而特异的相互作用,是研究寄主与病原物互作的重要模式系统。无毒基因是病原物遗传因子,能诱发寄主植物产生抗病性,是稻瘟菌与水稻互作最重要的激发子。为寻求稻瘟病防治的新策略,本研究概述了研究稻瘟病菌无毒基因的意义,归纳了抗性基因与无毒基因互作的3种模式,总结了国内外稻瘟病菌无毒基因的克隆及功能研究,探讨了无毒基因在生产上病害流行预测中的应用,指出利用抗性基因与无毒基因的关系对稻瘟菌分类将会更为科学和实用,应进一步加快稻瘟病菌无毒基因的克隆。     

植物天然免疫性研究进展及其对作物抗病育种的可能影响

植物定植在充满各种病原菌的环境中却能健康生长,显示其拥有一套免疫系统以应对病原物的侵染。最近,人们发现植物免疫系统至少包括2个层次：第一层为病原相关分子模式(PAMP)激发的免疫性(PTI),即植物通过细胞表面模式识别受体(PRRs)对病原菌的PAMPs进行分子识别,从而启动植物的防卫反应;第二层为病原菌效应子激发的免疫性(ETI),即有些毒性强的病原菌通过产生效应子(effectors)来抑制PTI,从而突破植物的第一道防线,而植物又进化出新的分子受体(例如R基因编码的NBS-LRR蛋白质)以侦察病原菌效应子并启动第二道防卫反应。数亿年来,病原菌的侵染和植物的防卫交替进行,促进了病原菌和植物基因组的共进化。最新的研究还发现,黄单胞杆菌TAL effectors和寄主植物DNA 的相互识别中,利用了精准的分子密码。TAL effector类蛋白识别植物靶基因的启动子序列,识别模式是2个氨基酸识别一个核苷酸。通过这种识别,TAL effector操控植物靶基因的表达,引起寄主植物的感病或抗病反应。上述抗病分子机理研究的突破,将对植物抗病育种产生重要影响。     

大豆孢囊线虫与寄主植物的相互关系及抗性基因克隆策略

本文概述了大豆孢囊线虫与寄主植物相互作用过程中病原与寄主的相互识别，寄主植物的防御反应的分子机理，提出了克隆大豆孢囊线虫抗性基因的分子策略。     

科学家研究发现植物免疫新机制

<正>植物通过细胞表面免疫受体识别来自于病原微生物的分子,激活天然免疫;而病原微生物通过向植物细胞分泌效应蛋白,这些蛋白往往通过翻译后修饰宿主蛋白,抑制天然免疫反应;植物通过进化,利用动植物中保守的、定位于胞质的NLR类型的免疫受体识别效应蛋白,重新激活免疫反应。研究胞内免疫受体识别病原微生物效应蛋白的分子机制不仅有助于理解植物与病原微生物间的进化关系,还能为研究动物     

病原物传播的方式有哪些?

<正>蔬菜发病是植株受病原物的侵害所致,所以病原物的存在是发病的先决条件。病原物主要包括真菌、细菌与病毒。这些病菌都附着或寄生在一定物体上,待条件适宜时,     

中科院在植物代谢途径响应根结线虫侵染研究中取得进展

正植物寄生线虫是分布广泛的世界性植物病原物,已成为制约农业可持续健康发展的主要因素之一。目前,寄主植物在物质能量代谢水平如何应对线虫侵染的研究十分匮乏,解析寄主植物特定代谢途径对病原线虫的适应性变化及该途径中关键酶的生物学功能具有重要的理论和实践意义。戊糖磷酸途径(Pentose phosphatepathway,PPP)是植物体中葡萄糖代谢的重要途径,可以产生大量的供还原性物质合成之用的还原剂NADPH,其中间产物亦可作为底物原料参与核酸、氨基酸、脂肪酸等的生物合成。葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH)是PPP途径的关键性调控酶,催化第     

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。