植物疫苗无致病力青枯雷尔氏菌胁迫

为探讨植物疫苗无致病力青枯雷尔氏菌FJAT-1458对番茄防御酶系统的影响,本研究以无致病力青枯雷尔氏菌FJAT-1458作为外源微生物胁迫接种番茄植株,接种后于不同时间取样分析番茄植株株高、根系长度、根系干重及植株不同器官（根、茎、叶）的防御酶系SOD（superoxide dismutase）、POD（peroxidase）、PPO（polyphenol oxidase）活性动态变化。结果表明,植物疫苗无致病力青枯雷尔氏菌FJAT-1458胁迫接种对番茄植株株高、根系长度、根系干重影响不显著（P>0.05）,但对番茄植株不同部位的抗氧化酶影响较明显。植物疫苗无致病力青枯雷尔氏菌FJAT-1458胁迫接种能导致番茄植株不同器官的POD、PPO和SOD酶活性总和显著高于对照植株,并且在胁迫处理植株与对照植株之间,POD、PPO和SOD的活性变化动态也有所不同。这说明,无致病力青枯雷尔氏菌FJAT-1458的接种可提高植株对病原物入侵的防御能力。     

烟草根系在青枯病菌侵染早期的蛋白组分析

烟草青枯病是一种由茄科雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)引起的毁灭性土传病害。为研究烟草根系在青枯菌侵染早期的抗性机理,本研究以抗青枯病品种D101为材料,对接种青枯菌3 h后的烟苗根系进行了蛋白组学分析。结果显示,与未接种的对照比较,青枯菌侵染早期的烟草根系中存在相当比例的差异表达蛋白,但蛋白表达水平的变化幅度总体上不高。在P值小于0.05和变化倍数大于1.2的标准下,筛选到63个差异表达蛋白。对这些蛋白进行基因本体(gene ontology,GO)和KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)路径分析发现,烟草根系对青枯菌侵染的早期抗性主要涉及具有杀菌作用的次生代谢物(如木脂素)的合成,能够杀菌和诱导系统抗性的亚磷酸盐的合成,以及活性氧毒性物质(如过氧化氢)的消除方面的生物学过程和路径。本研究结果为深入研究烟草及其它茄科植物抗青枯病的分子机制提供了有价值的线索,也可为烟草青枯病抗性分子育种提供参考。     

芝麻八氢番茄红素脱氢酶基因SiPDS的克隆与序列分析

来自芝麻的八氢番茄红素脱氢酶基因(phytoene desaturase gene,PDS)的分离鉴定尚未见报道。本研究根据已报道植物PDS基因的氨基酸保守区,设计简并引物,扩增出编码芝麻新蔡选抗PDS基因c DNA的中间片段。利用电子克隆技术,从芝麻EST数据库中比对得到一条高度同源的序列,并通过RT-PCR方法,从新蔡选抗成功克隆了八氢番茄红素脱氢酶基因的c DNA,命名为Si PDS(Gen Bank登录号:KJ191121)。c DNA序列全长2 273 bp,开放阅读框长度为1 743 bp,编码580个氨基酸。根据克隆获得的全长c DNA序列设计引物,从新蔡选抗DNA中克隆获得Si PDS基因的全长DNA,长度为5 592 bp,转录区包括14个外显子和13个内含子。序列分析表明,Si PDS与其他植物的PDS蛋白序列高度相似;系统进化树分析表明,芝麻Si PDS与黄芩的亲缘关系最近。Si PDS基因可以用作植物病毒诱导的基因沉默载体的内源检测基因,在利用基因工程技术改良芝麻农艺性状方面具有较大的应用价值。     

青枯病对植物的为害及其生物防治研究

青枯病是由茄科雷尔氏菌（Ralstonia solanacearum,Rs）引起的影响世界许多重要作物生产的病害之一。茄科雷尔氏菌具有严重的植物致病性，其宿主范围广泛，且种类丰富。目前已有实验利用生物技术来防治青枯病，文章论述了青枯菌的多样性、致病性因素和毒力基因的调控以及青枯病的为害特征，探究了青枯病的两种生物防治方法。     

两个棉花HyPRP基因的分子鉴定与初步表达分析

从棉花胚珠和纤维cDNA文库中分离了2个编码杂合的富含脯氨酸的细胞壁蛋白（hybrid proline-rich protein, HyPRP）基因,命名为GhHyPRP1和GhHyPRP2,其编码蛋白分别含有327和137个氨基酸。蛋白质结构分析表明,二者都含有: N-端信号肽区、富含脯氨酸结构域、和C-端含有特定排列顺序和数目的半胱氨酸结构域。根据蛋白质结构域组成特点及与其他多结构域的富含脯氨酸蛋白质序列的同源性比较分析,将GhHyPRP1归为HyPRP A类蛋白质,将GhHyPRP2归为HyPRP B类蛋白质。RT-PCR分析显示GhHyPRP1在幼苗下胚轴中大量表达,而GhHyPRP2在胚珠中优势表达,暗示这2个基因可能分别在棉花不同组织发育中具有一定的生物学功能。     

噻菌铜、噻唑锌、中生菌素可有效防治芝麻青枯病

<正>青枯雷尔氏菌引起芝麻青枯病,制约我国南方芝麻生产。为制定精准的药剂防治技术,江西省农科院植保所等单位研究人员在南昌县连续4年选择芝麻连作田块,建立病害观察圃,研究病害发生特点、用药适期和筛选药剂。结果发现,芝麻青枯病多于现蕾期前后开始发病,初花期病情指数增     

番茄青枯菌遗传多样性及砧木品种抗性评价

番茄青枯病是贵州番茄生产最严重病害之一.为了明确贵州省番茄青枯菌遗传多样性,对分离自贵州省的8株番茄青枯菌的碳水化合物利用、致病性、16S rDNA序列、演化型及序列变种等进行了分析,并评价贵州省番茄青枯菌对17个番茄砧木品种的抗性.结果表明,8株番茄青枯菌属于茄科雷尔氏菌1号生理小种和生化变种3;分子生物学分析结果进...     

番茄青枯菌分离与三重PCR体系建立

由茄科雷尔氏菌(Ralstonia solanacea)引起的番茄青枯病在早期田间基本难以发现,当出现明显症状时通常已经难以治理。为了加强对番茄青枯病的早期诊断,首先对从海南桂林洋采集的番茄发病植株进行病原菌的分离和鉴定,其次对已报道的fliC-F/R、pehA#3/6和759/760这3对特异性引物进行特异性及其灵敏度的检验,创建并优化三重PCR体系,最后应用该体系对该植株及土壤中的病原菌进行检测与监测。结果表明,应用16SrRNA序列鉴定出分离的病原菌为番茄青枯菌,利用3对特异性引物建立的三重PCR体系验证其为茄科雷尔氏菌,且利用该体系可以精准的从植株与土壤中定性监测到该病原菌,而单一PCR只能当模版DNA浓度为5 ng/μL时才能检测出,优化后的三重PCR方法对青枯菌的模版DNA检测浓度最低为10~(-3)ng/μL。大大提高了土壤中青枯病病原菌的监测监控能力,并能有针对性地预防和控制番茄疾病为番茄产业可持续发展提供了强有力的技术支持。     

Ecc36菌株hrpN基因的克隆、表达及HrpN_(EccPR)蛋白的生物学活性

为了揭示hrp基因表达的Harpins蛋白能够广泛地诱导植物对植物病虫害防卫反应的分子机制,通过琼脂固体平板法,发现胡萝卜软腐欧文氏菌Ecc36菌株具有很高的胞外酶分泌活性,该菌接种非寄主植物烟草,能够引起过敏反应(HR),结果表明,Ecc36携带hrp基因。用地高辛标记的hrp N基因作探针,通过Southern杂交证明了Ecc36菌株中含有hrp N基因,命名为hrp NEcc PR基因;核苷酸序列分析表明,hrp NEcc PR基因的开放阅读框ORF为1 254 bp,编码的Harpin蛋白(命名为HrpN_(EccPR)蛋白)由417个氨基酸残基组成,其分子量为45.27 ku,等电点为5.73,与其他几种软腐欧文氏菌Harpin蛋白有较高的同源性。此外,将hrp NEcc PR基因克隆到表达载体p ET28a(+)上,将构建的hrp NEcc PR基因表达载体(p ET30a-Ecc PR)转化到大肠杆菌BL21(DE3)中,经IPTG(异丙基硫代-β-D半乳糖苷)诱导HrpN_(EccPR)蛋白表达,纯化后的HrpN_(EccPR)能诱导烟草发生过敏反应,表明HrpN_(EccPR)蛋白具有激发植物免疫反应的生物活性,可为进一步研究HrpN_(EccPR)蛋白诱导植物防卫反应的机制奠定基础。     

甘蔗CIPK基因的同源克隆与表达

CIPK(calcineurin B-like-interacting protein kinase)是植物特有一类的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,该蛋白在植物响应逆境胁迫中发挥着重要的作用,尤其与非生物逆境胁迫(干旱、高盐、ABA等)的信号传导密切相关。根据玉米CIPK15基因(EU957447.1,2247 bp)核酸序列保守区域设计1对同源克隆PCR引物,以甘蔗品种崖城05-179的c DNA为模板,通过RT-PCR扩增得到甘蔗CIPK基因的一条全长c DNA序列(Gen Bank登录号为KM114052)。序列分析结果表明,甘蔗Sc CIPK基因全长1782 bp,具有完整的开放阅读框(ORF,91~1631 bp),编码513个氨基酸,该基因具有CIPK基因的2个特征结构域(Kc-like superfamily和AMPKA-C-like superfamily)。生物信息学分析显示该基因编码的蛋白定位于内质网,为可溶性蛋白,不存在信号肽,二级结构元件多为α-螺旋,含有多个保守功能域,主要参与中间代谢。实时定量PCR表达分析表明,该基因表达具有组织特异性,虽在甘蔗各组织中均有表达,但在芽中的表达量最高。该基因在PEG、Na Cl、ABA、SA和Me JA的胁迫诱导过程中,受ABA胁迫后表达量最高,约为对照的5.3倍,推测该基因的表达与甘蔗抗干旱和抗渗透胁迫有关。     

大豆逆境诱导基因GmPRP的克隆与表达

通过对大豆吉林32未成熟胚表达谱的分析,利用RT-PCR技术从大豆中克隆了一个新的脯氨酸富集蛋白基因,命名为GmPRP。GmPRP的开放阅读框长396 bp, 其分子量13.79 kD,具有131个氨基酸残基,等电点8.96,其DNA序列无内含子。GmPRP蛋白序列N端含有一段信号肽,中间为脯氨酸富集区,C端为半胱氨酸富集区。该蛋白与四季豆和木豆的PRP同源性最高, 具有较近的亲缘关系。GmPRP的683 bp启动子序列含有10种与逆境相关的顺式作用元件,分别为ABRE-like、G-box、W-box、GT-1、MYB、MYC、BIHD10s、DPBF、SEBF和WRKY。实时荧光定量PCR分析表明, 该基因表达量在大豆的根和叶中最高,在茎和胚中其次,在花中最低,且受干旱、高盐、低温、机械伤害及SA(水杨酸)、ETH(乙烯)、ABA(脱落酸)、MeJA (茉莉酸甲酯)的诱导上调表达。     

异源表达棉花GhPRP5基因增强了拟南芥对盐和ABA的敏感性

富含脯氨酸的蛋白(proline-rich proteins, PRPs)代表一类富含脯氨酸和羟脯氨酸的细胞壁结构蛋白质,最先在伤害诱导的胡萝卜贮藏根中被发现。越来越多的证据显示这类蛋白在应答多种生物和非生物胁迫中起作用。我们之前从棉花cDNA文库中分离了一个命名为GhPRP5的编码富含脯氨酸蛋白的基因,为研究其功能,构建了GhPRP5的过量表达载体,转化拟南芥,获得GhPRP5高表达的8个株系的纯合体。在正常培养条件下,转基因株系和野生型种子的萌发率一致,但盐胁迫和ABA处理显著抑制了转基因拟南芥株系种子的萌发。盐胁迫条件下野生型的绿苗率明显高于转基因拟南芥株系,与正常生长条件相比,ABA处理抑制转基因拟南芥主根伸长的程度更大。利用Quantitative RT-PCR技术分析几个胁迫相关标记基因的表达情况表明,盐和ABA诱导了RD29A、RD29B和KIN1的表达,但诱导水平在转基因株系和野生型中不一样,说明GhPRP5参与调控拟南芥胁迫相关标记基因的表达,但具体参与的胁迫应答信号传导途径仍需进一步研究。     

马铃薯非特异性脂质转移蛋白基因StLTPa1的克隆和表达

非特异性脂质转移蛋白(nsLTP)是植物中大量存在的小分子脂类结合蛋白, 具有多种生物学功能, 如抗菌防御、信号传导、胞壁松弛、蛋白酶抑制等。通过接种青枯菌(Ralstonia solanacearum), 从马铃薯栽培品种中薯3号中获得一个新的非特异性脂质转移蛋白cDNA克隆StLTPa1, 序列分析表明该基因含636 bp核苷酸, 编码91个氨基酸, 属于I类非特异性脂质转移蛋白。基于氨基酸序列构建的系统发生树揭示, 该基因与其他茄科nsLTP具有高度保守的序列相似性, 核酸和氨基酸水平分别具75%~85%和60%~92%的同源性。对该基因在互作早期基因表达时空性分析表明, StLTPa1基因不仅受病菌的诱导, 在不同抗、感病的马铃薯基因型中差异表达, 而且受一定浓度外源非生物激发子如水杨酸、茉莉酸和脱落酸的诱导并产生一定时间的持续效应, 其诱导表达模式也表现出一定的差异。原位杂交结果显示StLTPa1主要在马铃薯茎、叶维管束系统的韧皮部细胞中表达。这些结果说明StLTPa1基因受病菌和非生物激发子诱导, 在植物防御反应中发挥作用。     

小麦TaPIM1基因的克隆及其转基因烟草的抗病性分析

TaPIM1是从小麦中克隆获得的1个病原诱导的小麦MYB基因,编码由323个氨基酸残基组成的蛋白TaPIM1。TaPIM1具有R2R3类MYB转录因子的典型结构,即2个保守的MYBDNA结合域(R2和R3)、核定位位点和酸性激活区。TaPIM1的全长氨基酸序列与已克隆MYB蛋白的一致性仅为43.69%以下,为植物MYB转录因子家族R2R3亚群的一个新成员。小麦纹枯病菌(Rhizoctonia cerealis)、根腐病菌(Bipolaris sorokiniana)侵染可快速诱导抗病小麦中TaPIM1基因的上调表达,说明TaPIM1可能参与小麦对纹枯病菌、根腐病菌的防御反应。将TaPIM1基因构建到由组成型强启动子CaMV35S控制的双子叶转化载体pBI121上,通过农杆菌介导法将其转入烟草W38品系。通过卡那霉素抗性筛选和PCR检测,鉴定出转TaPIM1基因烟草T0代株系M66、M102、M110等12个株系。对转基因烟草T1代株系进行PCR、RT-PCR分析和青枯病菌抗性分析,结果表明,TaPIM1超量表达的转基因烟草株系M66、M102和M110对青枯病菌(Ralstonia solanacearum)的抗性显著高于未转基因烟草对照,TaPIM1正向调控烟草对某些病原菌的防御反应。     

烟草青枯菌特异性引物筛选及其应用

为解决快速诊断烟田土壤中是否含有烟草青枯菌这一问题,基于已公布的5个青枯菌基因组全基因组比对结果,设计9对青枯菌特异性引物,筛选并验证得到3对引物能对青枯菌进行特异性扩增。应用筛选得到的引物能对土壤中烟草青枯菌进行特异性检测,初步认为本方法对土壤青枯菌最低检出率为2×106/g,为土壤中快速检测烟草青枯菌提供了快速、准确诊断的新方法。     

谷子非特异性磷脂酶C基因SiNPC4的克隆及功能分析

非特异性磷脂酶C(NPC,nonspecific phospholipase C)水解磷脂酰胆碱或磷脂酰乙醇胺产生第二信使二酰甘油(DAG),NPC类基因在植物处于干旱、高盐、低磷等非生物胁迫条件下时发挥重要的作用,并参与脱落酸(ABA)、油菜素内酯(BL)等激素信号传导途径。本研究以谷子品种龙谷25为试验材料,通过序列比对,克隆到一个新的NPC类基因,命名为Si NPC4。该基因被定位在谷子第8条染色体上,编码区全长2877 bp,由3个外显子和2个内含子组成,编码512个氨基酸,蛋白分子量为56.77 k D。系统进化树分析表明该基因位于NPC基因家族第3亚族,保守结构域分析表明该蛋白含有保守的磷脂酶结构域和4个基序。亚细胞定位结果显示,Si NPC4蛋白被定位在细胞质、细胞膜、细胞核中。基因表达谱分析结果表明,该基因主要在谷子根部表达,并受干旱、盐、低温、黑暗、ABA、BL、赤霉素(GA)和茉莉酸甲酯(Me JA)等的诱导表达。将Si NPC4基因转入拟南芥中,转基因拟南芥与野生型拟南芥相比对ABA和BL激素的敏感性降低,推测该基因可能作为负调控因子参与植物对ABA和BL激素的响应过程。在干旱和高盐处理下,过表达植株与野生型植株长势没有明显差异。     

白菜型冬油菜抗坏血酸过氧化物酶(APX)基因的克隆、表达及其活性分析

抗坏血酸过氧化物酶(APX)是一种在逆境条件下清除细胞内氧自由基、增强植物抗逆性的关键酶。本研究根据已发表植物抗坏血酸过氧化物酶基因APX的同源保守序列设计引物, 采用RT-PCR扩增超强抗寒白菜型冬油菜陇油7号的DNA, 获得APX基因开放阅读框, 长度为753 bp, 编码250个氨基酸残基, 推导的氨基酸序列具有APX蛋白的典型特征。生物信息学分析显示, 与已报道的大白菜的APX氨基酸序列同源性达到99%, 该酶蛋白具有高度的进化保守性, 其保守序列属于植物的POD超家族, APX相对分子质量和理论等电点依次为27.7 kD和5.58;APX基因无信号肽, 是一个亲水性蛋白, 可推测其定位于细胞质中;二级结构预测表明陇油7号的APX是由不规则卷曲和α-螺旋组成的稳定蛋白。实时荧光定量PCR和酶活性分析显示, 该基因表达和酶活性受低温胁迫诱导, 表明该基因在白菜型冬油菜陇油7号适应低温胁迫过程中发挥重要作用。     

白菜型冬油菜铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)基因的克隆及其在低温条件下的表达分析

超氧化物歧化酶(SOD)是一种逆境条件下清除细胞内活性氧的关键酶,而铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)是该酶系中最主要的活性氧清除剂,与植物的抗逆性关系密切。本研究根据已发表的十字花科植物Cu/Zn-SOD基因的编码区设计引物,采用RT-PCR克隆超强抗寒冬油菜陇油7号Cu/Zn-SOD的cDNA序列,该基因全长459 bp。生物信息学分析表明,该基因与甘蓝型油菜(Brassica napus) Cu/Zn-SOD基因同源性高达99%,编码1个亲水性稳定蛋白,无跨膜结构域和信号肽,具有胞质Cu/Zn-SOD超基因家族特有的序列特征和保守结构区域。半定量RT-PCR以及SOD酶活性分析表明,低温诱导条件下Cu/Zn-SOD基因差异表达,在白菜型冬油菜适应低温胁迫过程中发挥重要作用。超强抗寒冬油菜陇油6号品种低温诱导蛋白的SDS-PAGE分析以及蛋白串联质谱技术鉴定表明Cu/Zn-SOD是受低温诱导表达的抗逆基因。     

圆果黄麻纤维素合成酶基因CcCesA1的克隆、反义载体构建及转化拟南芥

以圆果黄麻(Corchorus capsularis L.) “179”茎部韧皮为材料,利用同源克隆和RACE技术,克隆黄麻纤维素合成酶基因CcCesA1 5¢端500 bp序列外的全部cDNA。其序列长度为2529 bp,编码627氨基酸残基,经Blast基因比对和蛋白质结构分析,确定是黄麻纤维素合成酶基因。半定量RT-PCR分析表明,CcCesA1在植株不同部位表达量具组织差异性,依次为茎部韧皮>根>叶>顶芽>麻骨。利用CcCesA1基因部分cDNA序列和3¢UTR区,构建黄麻CcCesA1基因反义载体,用测序验证的阳性质粒转化模式植物拟南芥。Southern结果表明,外源基因以单拷贝方式整合进入基因组,转基因拟南芥生长严重受阻,植株变得矮小且茎部易弯曲倒伏,角果数量变少,长度变短,纤维素含量有不同程度的降低,本研究结果表明,所克隆的黄麻CcCesA1基因除了参与植物其他生理代谢过程外,还参与纤维素的生物合成。     

大豆中一个WRKY28-like基因的克隆与功能分析

WRKY转录因子参与调节植物生长发育、生物与非生物胁迫应答等多种过程,AtWRKY28是拟南芥中与抗病和耐逆相关的重要转录因子。为探讨大豆中一个AtWRKY28同源基因GmWRKY28-like(Glyma.14G028900)的生物学功能,本文对该基因进行了克隆、生物信息学分析、亚细胞定位、组织表达等试验,并对其在ABA、PEG、NaCl胁迫下的表达水平进行了分析。结果显示,GmWRKY28-like基因的编码区(CDS)为1008bp,编码335个氨基酸。GmWRKY28-like蛋白具有保守的WRKY结构域,含有22个丝氨酸(Serine)、1个苏氨酸(Threonine)、2个酪氨酸(Tyrosine),不含跨膜结构与信号肽;进化树分析表明大豆GmWRKY28-like与菜豆(Phaseolus vulgaris)WRKY28的相似性最高;亚细胞定位显示GmWRKY28-like定位在细胞核中。该基因在根、种子中表达量很低,在真叶、花、及茎尖分生组织表达量较高。GmWRKY28-like启动子中含有多种与生物和非生物逆境胁迫应答相关的元件,如MBS、W-box、ABRE、Box-W1等,且表达受到ABA、PEG、NaCl的诱导。此外,过表达GmWRKY28-like显著增强了拟南芥的耐盐性。