H2O2对水稻白叶枯病菌过氧化氢酶相关基因crg表达的诱导作用

 为了阐明H₂O₂对水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae,Xoo)过氧化氢酶(CAT)相关基因(crg)表达的诱导作用,本研究定量分析了在水稻细胞-Xoo互作体系及其加入H₂O₂清除剂CAT后H₂O₂产量和crg表达;外源添加H₂O₂后的病菌生长和crg表达。结果表明:在互作条件下,H₂O₂含量稳定增加,10 h可达到峰值;在互作6 h时crg显著地被诱导表达;加入CAT显著地降低了H₂O₂含量和crg表达;在外源H₂O₂胁迫条件下,H₂O₂以浓度效应的方式影响病菌增殖,显著地诱导了catB和srpA表达。因此,Xoo-水稻互作导致了H₂O₂的发生。无论是互作产生的还是外源的H₂O₂均显著地诱导了Xoocrg表达,从而活化了H₂O₂降解途径。     

HarpinXoo诱发烟草过敏反应早期H2O2变化及有关基因表达

 Harpin_Xoo是水稻黄单胞细菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)产生的蛋白类激发子,用harpin_Xoo注射烟草最早在处理后20h出现肉眼可见的细胞死亡(macro-HR),分别经埃文斯蓝(Evans blue)和台盼兰(Trypan blue)染色观察,发现诱导后4-8h即开始有少量细胞死亡,表明在macro-HR发生前烟草细胞已陆续发生微细胞死亡(micro-HR);对二氨基联苯胺(diamino benzidine,DAB)染色显示,在烟草细胞死亡早期,伴有H₂O₂的明显积累;定量RT-PCR法对H₂O₂代谢相关基因的表达进行了分析,发现harpin_Xoo诱导后1h编码NADPH氧化酶的基因rboh即开始表达,3~7h表达较强,10h开始减弱,表达趋势与H₂O₂积累趋势一致;编码交替氧化酶的基因aoxl表达较迟,sodA基因则在诱导后表达减弱。这些基因的不同表达模式说明,它们在harpin_Xoo诱导的H₂O₂代谢过程中可能具有不同的作用。     

H2S位于H2O2下游介导葡萄抗霜霉病过程

 以霜霉病抗性葡萄品种左优红和感病品种霞多丽为材料,研究硫化氢(H₂S)在葡萄应答霜霉病过程中的作用及其与过氧化氢(H₂O₂)的相互关系。结果表明,接种霜霉病菌后,抗性品种左优红和感病品种霞多丽叶片均出现H₂S含量的猝发、H₂S合成酶基因表达量增加、抗病相关蛋白多酚氧化酶(PPO)和β-1,3葡聚糖酶(Glu)活性显著升高现象;且H₂S清除剂次牛磺酸(HT)可以显著抑制霜霉病菌诱导的PPO和Glu活性升高,并导致葡萄的感病率和病情指数显著升高;同时外源H₂S可降低两个葡萄品种的感病率和病情指数。说明,H₂S是参与葡萄抗霜霉病过程的新的信号物质。受霜霉病菌侵染后,葡萄叶片H₂O₂含量猝发早于H₂S,并且H₂O₂清除剂抗坏血酸(AsA)可显著抑制霜霉病菌所诱导的H₂S含量的上升,而H₂S清除剂HT对霜霉病菌诱导的H₂O₂含量变化影响不显著,推测,H₂S作用于H₂O₂的下游参与葡萄抵御霜霉病过程。     

H2O2、NO和Ca2+参与疫病菌激发子PB90诱导烟草气孔的关闭

 本文研究了过氧化氢(H₂O₂)、一氧化氮(NO)和Ca²⁺在棉疫病菌激发子PB90诱导烟草气孔运动中的作用。1 nmol/L激发子PB90可诱导野生型烟草Bel-W3气孔关闭,且在相同条件下该激发子诱导反义抑制抗坏血酸过氧化物酶anti-APX烟草气孔关闭的孔径比野生型的更小;进一步药理学证明,抗氧化剂DTT和NADPH氧化酶抑制剂DPI(diphenylene iodonium)、一氧化氮合酶(NOS)抑制剂L-NAME、Ca²⁺螯合剂EGTA和Ca²⁺信号途径中CaMPK Ⅱ的竞争抑制剂KN93与磷脂酶C抑制剂U73122都能抵消PB90诱导气孔关闭的效应。推测该激发子PB90通过NADPH氧化酶途径形成H₂O₂、NOS途径形成NO和Ca²⁺信号途径进而诱导气孔关闭。表明H₂O₂、NO、Ca²⁺在激发子PB90诱导气孔关闭信号传递中作为第二信使起着重要的作用。     

水稻白叶枯病成株抗性与过氧化氢含量及几种酶活性变化的关系

 分析了水稻白叶枯病成株抗性与过氧化氢(H₂O₂)含量及过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性变化的关系。试验结果表明:接种白叶枯病菌T7133后,苗期与成株期植株体内H₂O₂含量上升以及POD、PPO和SOD活性增加。与苗期叶片相比,成株期叶片H₂O₂含量高,且PPO和SOD的酶活性增强,而POD的酶活性则降低。苗期和成株期CAT的酶活性均低于对照,成株期比苗期CAT活性更低。这些结果表明,H₂O₂、PPO、SOD和CAT可能与水稻白叶枯病成株抗性之间存在一定的关联,而POD则没有直接关系。     

katExoo基因缺失突变对水稻白叶枯病菌H2O2抗性和致病性的影响

 为了揭示过氧化氢酶基因katExoo在水稻白叶枯病菌(Xanthomonasoryzaepv.oryzae,Xoo)过氧化氢(H₂O₂)抗性和致病性中的功能,本研究构建了基因缺失突变体ΔkatExoo,测定了突变体的H₂O₂抗性、过氧化氢酶(CAT)活性、在离体培养条件下的生长速率以及对水稻的致病性。用标记基因置换法获得了ΔkatExoo突变体,其保守的CAT结构域(GATase1_catalase和catalase_clade_2)被Gm^R片段所替换。katExoo基因缺失突变并不导致病菌的H₂O₂抗性和CAT活性降低或丧失,反而在一定程度上使之增强和升高。ΔkatExoo离体生长量显著降低,水稻接种叶片病斑明显缩短、在叶组织内的种群量下降。表明基因缺失突变显著地影响了病菌的生长、定殖和致病性。本研究结果为“KatExoo可能是Xoo的一个毒性因子”的假设提供了遗传学证据。     

小麦抗条锈反应中活性氧及细胞质钙离子的作用

 为探讨活性氧和细胞质钙离子在小麦抗条锈病反应中的作用,以小麦品种洛夫林13与具有不同致病力的单孢锈菌CY29、CY25的互作体系为平台,对锈菌侵染后小麦叶片中活性氧(ROS)积累、保护酶系(SOD、CAT和APX)活性变化动态、细胞质膜的透性改变及细胞质钙离子浓度变化做了研究。结果表明,不亲和锈菌CY25侵染可引起小麦叶片内2次ROS的爆发,第1次出现在接种后前期(接种后第2天),强度较小,第2次出现在接种后期(接种后第5天),强度较大;亲和锈菌CY29侵染只引起1次ROS爆发,出现在接种后期(接种后第5和第6天之间),但强度极大。过敏性坏死反应HR只出现在不亲和互作小麦叶片上前期ROS爆发之后,表明前期ROS爆发与HR的产生有关。伴随着后期小麦叶片中强度极高的ROS的爆发,叶片细胞原生质膜遭到了破坏,细胞内物质外渗,细胞不久便死亡,表明高强度的ROS爆发会导致细胞死亡。根据不同互作体系ROS爆发时期SOD、CAT和APX等保护酶的活性变化分析,不亲和互作体系前期强度较小的ROS爆发主要成分是H₂O₂,后期强度较高的ROS爆发主要成分是O₂^-_·和H₂O₂;亲和互作体系强度极高的ROS爆发主要成分是O₂^-_·和H₂O₂。由此说明H₂O₂是引起小麦抗病反应HR发生的因素,而O₂^-_·则是引起细胞死亡的因素。细胞质钙离子浓度变化研究表明,HR的发生与细胞质钙离子浓度增加相关。细胞质钙离子浓度的降低推迟了HR的发生,这说明小麦叶片细胞内细胞质钙离子浓度的增加是HR的必要条件,同时也说明Ca²⁺是植物HR的胞内第二信使参与植物抗病防卫反应。     

活性氧及膜脂过氧化与棉花对枯萎病抗性的关系

 萎病菌侵染后,抗病品种棉苗及经氟乐灵诱发处理产生对枯萎病诱导抗性的棉苗茎与根组织中,膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量上升,膜系统中不饱和脂肪酸含量下降,表明有膜脂过氧化的发生,超氧阴离子(O₂^·)的产生速率、H₂O₂的积累水平及脂氧合酶(LOX)活性也明显增加,但超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化氢酶(CAT)活性无显著差异。与此相反,感病品种棉苗受侵后MDA含量、O₂^·产生速率、H₂O₂的积累及LOX酶活性增加幅度较小,SOD及CAT酶活性则明显上升,膜系统中不饱和脂肪酸含量仅有小幅度下降。氟乐灵播前土壤处理可诱发棉苗对枯萎病的诱导抗性,同时也增加了LOX酶活性及活性氧(O₂^·、H₂O₂)的积累。这些结果说明,枯萎病菌侵染后棉苗体内活性氧的积累、LOX酶活性的上升以及由此引起的膜脂过氧化,可能在棉苗对枯萎病的抗性中起作用。     

植物病毒病选择性治疗药剂的筛选研究

 超氧自由基(O₂^·-)清除剂甘露醇和抗坏血酸在离体条件下对稻瘟菌丝生长有一定抑制作用,但它们施用到水稻上后却会加重稻瘟病的发生。O₂^·-清除剂对烯丙异表现拮抗作用。经烯丙异处理的水稻幼苗接种稻瘟菌后能刺激O₂^·-的产生。外源H₂O₂和超氧自由基对稻瘟病菌和水稻细胞有直接毒害。本研究表明:烯丙异刺激水稻体内产生的O₂^·-在药剂诱导水稻对稻瘟病抗性反应中发挥作用。     

NO和H2O2提高葡萄抗霜霉病的生理作用机制

 以对霜霉病具有不同抗性的3个葡萄品种Fredonia、西拉和赤霞珠为材料,研究一氧化氮（NO）和过氧化氢（H₂O₂）在调控葡萄抵御霜霉病菌感染过程中的生理机制。结果表明：接种葡萄霜霉病菌后3个葡萄品种叶片中NO和H₂O₂含量均有猝发现象,H₂O₂猝发早于NO,抗性强的品种Fredonia的变化快而显著;外施一定浓度的NO供体硝普钠（SNP）和H₂O₂均可减缓霜霉病菌侵染过程,降低感病率和平均病情指数,并且能够不同程度地提高抗性弱的葡萄品种赤霞珠叶片的过氧化物酶（POD）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）、β-1,3-葡聚糖酶（Glu）和几丁质酶（Cht）活性,增强葡萄过敏性坏死反应;而NO和H₂O₂的清除剂2-4,4,5,5-苯-四甲基咪唑-1-氧-3-氧化物（cPTIO）和抗坏血酸（AsA）在一定程度上能够提高感病率和平均病情指数。推测NO和H₂O₂可以通过提高POD、PAL、Glu和Cht病程相关蛋白活性,进而增强葡萄对霜霉病的抗性。     

4种化学物质对南瓜抗白粉菌产生过敏性反应影响的研究

研究了4种化学物质对南瓜抗白粉病产生过敏性反应的影响,结果表明H2O2+接菌处理可使南瓜叶片中过敏性细胞数量增加,且随着浓度的升高过敏性细胞数量逐渐增多,经20mmol/L H2O2 + 接菌处理的南瓜叶片,在96h时产生的过敏性细胞比对照多81个/cm2; 而活性氧清除剂过氧化氢酶、抗坏血酸和谷胱甘肽3种化学物质处理+接菌南瓜叶片后,叶片中过敏性细胞的数量显著减少,且浓度越高,过敏性细胞数量越少,2000U/mL过氧化氢酶+接菌、20mmol/L抗坏血酸+接菌和40mg/L谷胱甘肽 + 接菌处理南瓜叶片,96h时过敏性细胞数量分别比对照 + 接菌少79、95和90个/cm2; 接菌10d后,20mmol/L H2O2 + 接菌处理的南瓜叶片的病情指数比对照 + 接菌低14.1,2000U/mL过氧化氢酶 + 接菌、20mmol/L抗坏血酸 + 接菌和40mg/L谷胱甘肽 + 接菌处理的南瓜叶片的病情指数分别比对照高7.47、4.95和6.83。     

烯丙异噻唑刺激稻株体内超氧自由基产生与水稻抗稻瘟病的关系

 病原菌与寄生植物相互作用是个十分复杂的过程,涉及到两者很多因子的相互作用。     

禾长蠕孢菌稗草专化型固体发酵产孢培养基及其工艺条件的研究

禾长蠕孢菌稗草专化型（Helminthosporium gramineum Rabenh. f. sp. echinochloae,HGE）是一株稗草生防潜力菌,为了获得该生防菌大量孢子用于田间试验,本文研究了其固体发酵产孢最佳培养基配方及其培养条件。通过试验筛选确定了固体发酵培养基所需碳源及其浓度、氮源及其浓度以及底物基质,适合HGE菌孢子生产的培养基最佳组合为：以珍珠岩为底物基质,在其中添加4%米粉、1%豆粕粉、0.2%Na3PO4.12H2O、0.1%MgSO4.7H2O。同时确定了适合HGE菌孢子生产的培养条件：培养基最适含水量为40%,最佳接菌量为8%菌悬液,25℃静置培养11 d,培养期间用黑光灯12 h循环光照。按优化后培养条件放大培养HGE菌,获得最高产孢量可以达到1.5×107孢子·克-1干物质。温室生测结果显示优化条件生产的HGE菌孢子对稗草防效可达80%以上。     

过氧化氢作用下东北红豆杉悬浮培养细胞中蛋白表达差异的研究

 东北红豆杉悬浮培养体系中加入一定浓度的过氧化氢,染色结果表明,过氧化氢可以诱导植物细胞发生过敏反应。应用蛋白质双向凝胶电泳技术,比较过氧化氢处理细胞与正常细胞的蛋白质组差异,分析过氧化氢对东北红豆杉细胞蛋白质表达的影响。结果表明,过氧化氢(3.5 mmol/L)处理48 h后的样品中有12个新增的差异蛋白点,而在对照中有1个特异蛋白点。这些差异蛋白可能与过氧化氢的作用及细胞发生过敏反应有关。     

超氧自由基在三环唑防治稻瘟病中的作用

 研究了三环唑对水稻超氧自由基(O₂^{· -})产生的影响及其在病害防治中的意义,结果表明三环唑能刺激药剂-植物-病菌互作过程中O₂^{· -}的产生。O₂^{· -}清除剂甘露醇和抗坏血酸对稻瘟病菌菌丝生长有一定的抑制作用,于接种后处理却对三环唑表现拮抗作用。外源H₂O₂和O₂^{· -}及从经三环唑预处理并接种的植株获得的叶片泌出液都对稻瘟病菌孢子萌发有直接的抑制作用,且三环唑对这种抑制作用表现明显的增效。说明刺激寄主产生O₂^{· -}和降低病菌的抗氧化能力可能是三环唑防治稻瘟病的作用机制之一     

hrpE基因在水稻条斑病菌Hrp pilus形成和致病性中起重要作用

 水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xooc)的hrp(hypersensitive response and pathogenicity)基因簇编码形成Ⅲ型分泌系统(T3SS),将致病性的效应分子通过HrpF转位装置注入水稻细胞中,从而导致水稻产生抗(感)病性,但Xooc的HrpE是否形成Hrp pilus还不清楚。本研究对Xooc的hrpE基因进行突变,发现hrpE突变体在水稻上丧失致病性和在烟草上丧失激发HR的能力。与水稻互作结果显示,hrpE突变体不能够与水稻细胞互作,其在水稻组织中的生长能力显著下降。电镜结果显示,hrpE突变体不能够形成Hrp pilus,从而导致水稻条斑病菌丧失在水稻上的致病性。功能互补结果显示,完整的hrpE基因可以恢复hrpE突变体在烟草上激发HR反应的能力、在水稻上的致病性以及在水稻薄壁细胞间形成Hrp pilus的能力,表明hrpE基因形成Hrp pilus是水稻条斑病菌分泌致病性效应分子的重要条件。     

我国南方稻区水稻骨干亲本纹枯病抗性鉴定与分析

运用改进的纹枯病菌接种法,对当前我国南方稻区17个骨干亲本纹枯病抗性进行了田间鉴定,测定和分析了各材料的纹枯病病级(R_D)、相对病斑高度(H_R)及株高(H_P)。通过试验,将17个骨干亲本分为抗病、中等抗病、中等感病和感病4种类型;筛选出了3个抗病亲本(明恢63、蜀恢527、广恢128)和3个中抗亲本(绵恢725、珍汕97B和协青早B);供试亲本的平均RD为4.78,平均HR为0.52;通过分析,发现纹枯病病级(R_D)和相对病斑高度(H_R)呈极显著正相关(y=8.373x+0.435,y=RD;x=H_R)、株高和病级相关不显著。     

Penicillium digitatum Suppresses Production of Hydrogen Peroxide in Host Tissue During Infection of Citrus Fruit

ABSTRACT During the infection of citrus fruit by Penicillium digitatum there is little evidence of a host defense response. This suggests that P. digitatum has the ability to suppress host defenses. The current study demonstrates that P. digitatum suppresses a defense-related hydrogen peroxide (H(2)O(2)) burst in host tissue. In contrast, the nonhost pathogen, Penicillium expansum, triggers production of a significant amount of H(2)O(2) in citrus fruit exocarp. Using laser scanning confocal microscopy, we demonstrated that P. digitatum suppressed an elevation in H(2)O(2) up to 42 h after inoculation. Nevertheless, H(2)O(2) levels around wounds inoculated with P. expansum increased by 63-fold above the control. P. digitatum continued to suppress H(2)O(2) production in citrus fruit exocarp up to 66 h postinoculation and H(2)O(2) levels were actually threefold below that of noninoculated controls. In contrast, the H(2)O(2) level was still about 11-fold above the control value in wound sites inoculated with P. expansum. Studies on the effect of organic acids (as pH modulators) on the response of citrus fruit to compatible and noncompatible pathogens indicated that pathogenicity was enhanced only when host-tissue acidification was accompanied by the suppression of H(2)O(2). Additionally, pathogenicity of both P. digitatum and P. expansum on citrus fruit was significantly enhanced by the H(2)O(2)-scavenging enzyme catalase. Based on our study and previous reports regarding the potential involvement of citric acid and catalase in green mold pathogenesis, we suggest that these compounds are strongly associated with the virulence of P. digitatum.     

水稻条斑病菌hrpB1基因决定寄主致病性和非寄主过敏反应的功能研究

水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzaepv.oryzicola,Xoc)的hrp基因决定了病原菌在非寄主植物上的过敏反应(hypersensitive response,HR)和在寄主植物上的致病性(pathogenicity),基因产物形成Ⅲ型分泌系统(type-Ⅲ secretion system,T3SS)将致病性效应分子注入寄主细胞从而引起水稻产生抗病性或者感病性反应。以位于hrpB操纵单元的首个hr-pB1基因为对象,通过基因敲除方式对其进行了突变,发现hrpB1突变体丧失了在水稻上的致病性和在烟草上激发HR的能力,并且在水稻组织中的生长能力显著降低。RT-PCR测定结果表明,hrpB1的转录表达受HrpG和HrpX的正调控。免疫杂交结果显示,HrpB1蛋白可通过T3SS进行分泌。这些结果不仅明确了hrpB1基因在病原菌致病性中的功能,而且提示了hrp结构基因不仅仅局限于形成Ⅲ型分泌系统,部分hrp基因产物本身也通过Ⅲ型系统分泌到胞外,并且可能起到效应分子的功能。