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。     

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     

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。     

吉林省水稻主栽品种抗稻瘟病基因型鉴定

利用一套具有不同致病性的22个鉴别菌株,对我省115个水稻主栽品种采用叶片离体接种法鉴定各水稻品种的抗瘟性,鉴定结果表明:98.26%的水稻品种均能够被稻瘟菌侵染,只是有的品种被多个稻瘟菌菌株侵染,而有的是被一个或者几个稻瘟菌菌株侵染;仅有2个品种未被侵染,占整个参试品种的1.74%。22个菌株的致病能力大多控制在40%以内。     

稻瘟菌P-ATPase基因MoCTA3的克隆及表达分析

为分析P-ATPase基因与稻瘟菌致病性的相关性,从稻瘟菌中克隆了一个P-ATPase基因MoCTA3,然后对其进行了序列分析和氨基酸序列比对,并利用qRT-PCR检测了该基因在稻瘟菌侵染水稻叶片不同时期以及菌丝阶段的表达情况。结果表明该基因全长3 747 bp,含有6个外显子和5个内含子,编码1 096个氨基酸,含有7个跨膜结构域,第24～98位有一个保守的钙离子转运结构域;其编码氨基酸与朱红丛赤壳、尖孢镰刀菌、蝗绿僵菌、炭疽菌等真菌的P-ATPase氨基酸相似性分别为77%、78%、83%和79%;基因表达结果显示该基因在菌丝阶段的表达量明显高于孢子阶段和侵染阶段,且在孢子侵染水稻过程中随侵染时间延长表达量逐渐升高,72 h时达到高峰,随后降低,说明MoCTA3可能参与了稻瘟菌的侵染过程,在稻瘟菌的致病性方面具有重要作用。     

稻瘟病菌与水稻品种相互关系中附着胞行为的观察

附着胞的形成与作用是稻瘟菌侵染寄主过程的一个重要环节。稻瘟病菌附着胞的主要作用是附着与穿透稻株,因而必需具有牢固地粘附在寄主表面,产生侵染丝和穿透角质层或表皮细胞壁的侵染钉的行为。在稻瘟菌小种和水稻品种之间的亲和性组合中,附着胞能牢固地粘附在稻叶和叶鞘的表面,且能很快地产生侵染钉,直接穿透进入稻株或通过气孔进入稻株。相反,在非亲和性组合中,来见到产生穿透结构,这种现象可以设想,在稻瘟菌小种的生理分化与稻瘟菌附着胞行为之间存在一种相互作用的关系。     

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。     

稻瘟菌毒素对水稻生理生化的影响

综述了稻瘟菌毒素对水稻生理结构和生化特性的影响。明确了稻瘟菌毒素可对水稻植株生长特性、细胞结构、相关酶活性产生较大影响,毒素对水稻的影响效应与病原菌相似。     

水稻稻瘟病的综合防治

稻瘟病又称稻热病,俗称火烧瘟、吊颈瘟。由梨形孢属稻瘟病菌侵染引起的一种真菌病害。因为害时期、部位不同分苗瘟、叶瘟、节瘟、穗颈瘟、谷粒瘟。在水稻生产中,稻     

稻瘟菌粗毒素对水稻幼苗生理生化的影响

为了检验不同稻瘟菌株粗毒素对杂交水稻生理影响的差异,以稻瘟菌XP、MY菌株不同浓度的粗毒素浸根处理水稻冈优725和B优827的幼苗,并对其防御酶POD和可溶性蛋白进行分析比较。结果表明:稻瘟菌2个菌株的不同毒素浓度均对水稻幼苗的POD活性和可溶性蛋白含量有明显影响,POD均表现出先升高后降低的变化规律;高浓度的毒素处理后,2个水稻品种的可溶性蛋白含量随时间的推移明显降低,但是B优827的可溶性蛋白含量明显高于冈优725,其POD变化与冈优725相比较平缓;B优827对稻瘟菌粗毒素的耐受力强于冈优725。     

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Cdc42若干推测互作蛋白的结构和表达特点

 【目的】已有研究表明稻瘟菌Cdc42(MgCdc42)与酵母Cdc42(ScCdc42)高度同源，参与调控其形态分化和侵染过程，通过分析可能的MgCdc42互作蛋白，以明确这些蛋白其结构和功能。【方法】用ScCdc42互作蛋白经BLAST搜索获得了稻瘟菌基因组中的相应同源物，分析了这些同源物的结构，并通过半定量RT-PCR分析MgCdc42不同突变情况下这些可能的调控蛋白及效应蛋白的表达情况。【结果】MgCdc42正显性突变后，导致所有推测互作蛋白表达量均有所提高；MgCdc42负显性突变，除MgBem1、Chm1、MgGic1表达量未见明显变化外，其余表达量均有所降低；当MgCdc42失活后，所有可能的MgCdc42调控蛋白及效应蛋白之表达量均有所降低。【结论】稻瘟菌可能存在酵母Cdc42相似的信号途径，MgCdc42在其中起着重要的调控作用。     

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。     

中国农科院发布2018十大科技进展

<正>2019年1月16日,中国农业科学院2019年工作会在京举行,会上公布了中国农业科学院"2018年十大科技进展"评选结果。这十大进展分别是全面解析亚洲栽培稻基因组遗传多样性;发现稻瘟菌致病性和水稻抗病性新机制;家禽疫苗免疫成功阻断人感染H7N9病毒;多重组学研究揭示番茄育种历     

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。     

水稻稻瘟病菌单孢分离技术及常见问题分析

水稻稻瘟病是由稻瘟菌(Magnaporthe girsea)引起的一种真菌性病害,可对水稻生产造成巨大损失。稻瘟菌的频繁变异易导致抗病品种抗性丧失,抗病育种家需每年对稻瘟菌变化情况进行监测。如何快速有效获得纯化菌株是监测稻瘟菌变化的前提。结合多年实践经验,本文详细介绍了稻瘟菌单孢分离技术以及分离过程中遇到的一些常见问题。这些研究结果可以指导育种家快速有效地获得纯化稻瘟菌。     

冀东稻区稻瘟病的发生与防治

稻瘟病是冀东稻区水稻的主要病害之一。稻瘟病又叫稻热病、火烧瘟、磕头瘟。这种病害主要是半知菌亚门梨型胞属稻瘟病菌侵染而形成的一种真菌病害。我国的冀东地区空气比较湿润,非常适应这种病毒的繁殖。基于此,文章主要针对冀东稻区稻瘟病发病症状、发病规律进行详细分析,并介绍相应防病技术,以期提高冀东稻区的产量。     

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。     

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.     

稻瘟菌拮抗细菌的筛选与鉴定

从不同水稻根际土壤样品中分离纯化了486株细菌。采用平板测定法和微培养离体测定试验获得12株对稻瘟菌有不同程度抑制作用的拮抗细菌。结果表明:B4,B8,B18,B31,B34,B73和B74等菌株对稻瘟菌菌丝生长抑制率均在80%以上,其培养液100%抑制稻瘟菌孢子萌发;同时对水稻纹枯病菌、油菜菌核病菌、小麦赤霉病菌、草莓炭疽病菌和黄瓜枯萎病菌等多种病原真菌有较好抑制作用,经鉴定该组拮抗细菌为枯草芽孢杆菌。B1,B43和B44菌株对稻瘟菌菌丝生长和孢子萌发有较好抑制作用,对水稻纹枯病菌具有一定的抑制作用,经鉴定为短小芽孢杆菌。B48和B59为链霉菌,对稻瘟菌的抑菌带明显,但对稻瘟菌孢子萌发和附着胞的形成抑制作用不明显。