抗植物真菌病害基因及其介导的抗性机理

抗植物真菌病害基因种类繁多,其介导的抗性机理各不相同。在试验研究中应用比较成功的主要有9类,分别是:细胞毒素RNA酶基因、RNA酶抑制剂编码基因、几丁质酶基因、β-1,3-葡聚糖酶基因、核糖体失活蛋白基因、植保素合成酶基因、抗真菌蛋白基因、过氧化物酶基因和病程相关蛋白基因。     

RNA干扰对烟草NtPPO8基因沉默的效应分析

多酚氧化酶（PPO）是发生酶促褐变的关键酶,PPO活性过高会使烟叶变褐。为明确烟草NtPPO8基因对PPO活性的影响,建立降低NtPPO8基因表达量的病毒诱导的基因沉默（virus induced gene silencing,VIGS）体系,探究使用RNA干扰技术对烟叶NtPPO8基因表达量及PPO活性的影响。以中烟100和K326为材料,分析在移栽后50d进行VIGS载体侵染的植株,并在侵染后10、20、30、40d分别测定NtPPO8基因表达量及PPO活性。结果表明,接种VIGS载体的转化植株,其中在侵染后20d时NtPPO8基因的沉默效率最高,为78.46%;随着侵染时间推移,NtPPO8基因的沉默效率逐渐降低,在接种后40d内有效表达;且转化植株中的病毒载体会随着植株的生长而向上传导,随着接种部位的上移,沉默效率逐渐降低。因此,研究建立VIGS体系能够有效沉默NtPPO8基因的表达,并且有效降低PPO活性,为提高烟叶耐烤性及降低烟叶褐变比例提供了新的思路和方法。     

RNA干扰及其在植物研究中的应用

RNA干扰（RNA interference, RNAi）是双链RNA诱导的转录后基因沉默。RANi在生物体内普遍存在,且高度保守,被生物学家誉为生物体在基因组水平上的免疫系统。随着RNAi机制研究的不断深入,RNA干扰作为一种高效的、序列特异的基因沉默,可在植物基因功能分析、农作物基因组改良和植物抗病毒研究等方面发挥重要作用。     

果实采后病害诱导抗性研究进展

对果实采后病害诱导抗性的诱导子及其可能的诱抗机制进行了综述,阐述了利用生物激发子和非生物激发子等诱导果实抗病的方法进行果实采后病害生物防治的可能性以及当前利用激发子的种类、特征、诱导抗性的机理,提出了果实采后病害诱导抗性研究存在的问题,并对其应用前景进行了展望。     

植物抗性相关基因的研究

植物广谱抗性反应中，特定的抗性基因通过细胞信号转导高度表达。应用图位克隆、转座子标签、微卫星标记等技术从一些主要的经济作物和园艺植物中定位和克隆了大量抗性基因。R蛋白是一类重要的Pr类蛋白，往往具有若干相似结构域，R蛋白结构和序列分析对抗性基因家族分类、抗性信号转导机制研究有重要意义。Avr基因研究的成果进一步证实了“基因对基因”学说。根据抗性细胞信号转导机制的研究，发展形成了激发子一受体学说、细胞防卫学说等一些新的植物抗性机制假说。目前已有十几种动植物、微生物的外源抗性基因应用于转基因植物研究中。     

植物介导的RNA干扰引起马铃薯晚疫病菌基因的沉默

由致病疫霉(Phytophthora infestans)引起的晚疫病是最具毁灭性的马铃薯病害。为明确植物介导的RNAi沉默致病疫霉基因的有效性,本研究采用重叠延伸PCR技术克隆同时与晚疫病菌4个ces基因均同源的融合基因C1234,构建内含子连接的C1234反向重复序列植物表达载体,采用农杆菌介导法转化晚疫病易感马铃薯品种大西洋,经PCR和Southern杂交检测,获得129个转基因株系。离体叶片接种病原菌后,有97个转基因株系发病速度明显慢于野生型,接种6 d后病斑大小和霉层厚度均明显小于对照,并且叶片感病部位没有出现失绿斑,而野生型产生了明显的失绿斑。实时定量RT-PCR分析发现,发病延缓的叶片上致病疫霉4个纤维素合酶基因的表达水平明显低于野生型。本研究表明,转基因植株中产生的以晚疫病菌ces基因为靶标的ds RNA能够沉默致病疫霉相应基因表达,延缓发病进程。     

芽孢杆菌在植物真菌病害防治中的应用

芽孢杆菌是一类革兰氏阳性菌,对多种植物的病原菌有拮抗作用,其生长迅速、抗逆性强、对环境友好,是国内外应用最广泛的生防菌之一。本文综述了目前国内外利用芽孢杆菌进行植物真菌病害防治的主要进展、防病机制及其应用情况,并对当前研究与应用中存在的问题进行了探讨。     

转拟南芥NPR1基因可增强棉花对真菌病害和肾形线虫的抗性

<正>NPR1(non-expressor of pathogenesis-related genes1)基因是从拟南芥中克隆得到的控制系统获得性抗性(SAR)的重要调节基因。过表达NPR1基因可提高拟南芥等多种植物的抗病性,但对植物生长无不良影响。棉     

病毒诱导的基因沉默的发展及在植物生物逆境上的应用

病毒诱导的基因沉默(Virus-indcued gene silencing, VIGS)技术是指带一段包基因序列的重组病毒侵染植物,引起植物同源基因沉默与表型变异,进而通过表型变异进行基因功能分析的方法,是近年发展起来的植物基因功能研究的新技术。为了进一步探讨VIGS应用策略,笔者归纳了VIGS的分子机理、VIGS的载体开发和VIGS技术在植物生物逆境方面的研究应用3 个方面近些年的研究进展,得出了VIGS在植物生物逆境方面的问题及应用价值。     

植物数量抗病基因克隆及其抗性机理的研究进展

培育广谱、持久抗病的作物品种,不仅需要深入研究质量抗病性,而且需要更深入地洞悉数量抗病性的可能作用机理。而目前,人们对数量抗病基因的可能特征和数量抗病性的机理的认识还相当模糊,这在很大程度上限制了数量抗病基因在育种实践中的应用。本文首先综述数量性状座位（quantitative trait loci,QTL）的克隆策略和精确获取数量抗病性状值的方法;其次根据数量抗性座位（quantitative resistance loci。QRL）的相关研究进展,对QRL的可能特征进行一定的综述,认为部分QRL的抗性机理直接对应于R基因、抗病基因类似物（resistance geneanalogs,RGA）、防卫基因、防卫反应途径中的相关基因等在植物抗病性上的作用机理;最后,作者推测存在4种抗性特征的QRL,即小种特异性或非特异性QRL和“病原菌”特异性或广谱性QRL,并认为数量抗性持久性的遗传基础与这些不同特征的QRL间有着密切的联系。该综述将对QRL的候选基因分析和克隆、数量抗病机理研究和QRL的育种应用提供有益的参考。     

植物抗病基因研究进展

分子生物学技术的飞速发展及其在植物病理学中的广泛应用，为植物抗病基因的克隆奠定了坚实的基础。近40个植物抗病基因结构与功能的明确，有利于深入研究病原菌与寄主之间的相互作用关系，制定更为有效的植物病害防治措施。本文对植物抗病基因的克隆策略、结构与功能、抗病分子机制，以及植物抗病基因在转基因分子育种中的应用前景进行了综述。     

重组的马铃薯X病毒载体诱导烟草rbcS基因沉默

用重组马铃薯病毒X(potato virus X,PVX)载体侵染烟草植株(Nicotiana benthamiana),该载体带有与RubisCO小亚基(ribulose bisphosphate carboxylase small subunit,rbcS)基因同源的500个核苷酸的cDNA片段。2～3周后,烟草植株出现退绿的rbcS基因沉默的明显症状。利用烟草叶片总RNA,进行Northern杂交检测内源rbcS的表达和病毒复制的情况表明,受病毒侵染的植株内源rbcS基因的表达受到了明显的抑制,而病毒的复制并没有受到影响,重组的病毒载体上与内源基因同源的核苷酸序列诱导了内源rbcS基因的沉默。     

植物转基因沉默机制及消除对策

从位置效应、转录水平的基因沉默和转录后水平的基因沉默等三个方面阐述了植物转基因沉默的作用机制,并提出了相应的消除对策,以期为寻找控制植物转基因失活技术提供帮助,促进植物基因工程的发展。     

钙信号在植物抗病性中的作用研究进展

在植物信号转导途径中,钙离子作为第二信使,参与调控了大多数细胞生理代谢的过程。大量实验研究表明,钙信号同时参与植物与病原菌互作的信号转导过程。综述了近几年来植物在抗病反应过程中钙信号的产生、起到的作用及下游靶蛋白是如何解码的,并就存在的问题做出了展望。     

转苦瓜几丁质酶基因McCHIT1水稻及其稻瘟病抗性

稻瘟病是危害水稻的最严重病害之一,探索利用外源基因提高水稻抗稻瘟病水平对现代育种具有重要意义。本研究从T₂代起逐代增加抗性选择压,采用苗期人工混合接种和病圃田自然诱发等鉴定方法,对转基因水稻后代进行稻瘟病抗性鉴定和筛选,在T₅代获得了7个稻瘟病抗性极显著增强的转McCHIT1基因水稻稳定株系。通过7个生理群26个生理小种的115个稻瘟病有效单孢菌株苗期抗谱测定,这7个株系的抗病频率为52.2%~61.4%,比受体对照缙恢35 (36.8%)高16个百分点以上,主要增加了对ZE群生理小种的抗性,提高了对ZG群、ZF群和优势种群ZB群生理小种的抗性。C36-2-1、C21-6-2、C21-3-1等3个株系的结实率达80%以上,是丰抗结合较好的转McCHIT1基因株系。McCHIT1基因具有广谱抗性,将其遗传转化水稻,采用“逐代增加选择压,抗中选抗”的方法,可筛选出稻瘟病抗性优良、抗谱明显拓宽、产量性状较好的转基因稳定株系。     

VIGS沉默CaCYC1基因对喜树叶片中喜树碱合成的影响

喜树是一种具有药用价值的木本植物,其主要次级代谢产物喜树碱具有良好的抗癌功效。本研究主要通过病毒诱导的基因沉默(virus induced gene silencing,VIGS)技术对喜树碱生物合成途径中的关键酶基因CaCYC1环烯醚萜合酶(Camptotheca acuminata iridoid synthase,CaCYC1)进行瞬时沉默,进而研究该基因对喜树碱生物合成的影响。以喜树叶片总RNA为模板,通过RT-PCR技术克隆CaCYC1基因片段并构建TRV-VIGS重组质粒,转化农杆菌GV3101后侵染喜树叶片,培养20 d后利用qRT-PCR与HPLC技术分析沉默对CaCYC1基因转录水平及喜树碱合成的影响。结果表明:与对照组相比,实验组中CaCYC1基因的相对表达量显著下降49%,叶片中喜树碱的积累量显著下降35%。上述结果表明,本研究所构建的由TRV介导的VIGS体系可有效沉默内源基因的表达,CaCYC1基因可正向调控喜树叶片中喜树碱的生物合成。