SAR与水稻广谱抗病基因工程研究进展

植物系统获得性抗性（SAR）是植物受到病原菌侵染而产物的防御反应植物广谱抗病性的理论基础.进行水稻广谱抗病基因工程育种的研究对水稻生产和环境保护具有重要的意义.本文简述了植物广谱抗病性的理论基础、植物系统获得性抗性（SAR）的基本概念和特点,以及在植物基因工程育种中所应用的一些广谱抗病基因的特点,并对水稻广谱抗病基因工程育种的研究进展进行了论述,最后对水稻广谱抗病基因基因工程育种进行了展望.     

利用植物系统获得抗病性控制农作物病害

<正>植物系统获得抗病性是植物抵抗病原物侵染的一种主要特性,即指植物经过弱毒性或另一个病原物的接种或一些化学物质诱导,经过7d左右后被接种的植物产生新的、广谱的系统抗性,从而对病原物再次侵染以及其它病菌的侵染均具有很强的抗性,该抗性水平可扩展到整个植株,故称为系统获得抗     

果蔗NBS类抗病基因同源序列的克隆与分析

为发掘果蔗抗病基因,促进果蔗抗病分子机制的研究,并为后续通过基因聚合分子育种提高果蔗品种的广谱抗性奠定基础,本研究根据已克隆的植物抗病基因保守结构域设计简并引物,采用RT-PCR方法对抗病果蔗品种黔糖5号的RNA进行扩增,共获得7条果蔗富亮氨酸重复的核苷酸结合位点(nucleotide binding site-leucine rich repeat,NBS-LRR)类抗病基因同源序列。氨基酸序列比对分析结果表明,这7条果蔗NBS-LRR类抗病基因同源序列均具有NBS典型结构域,且彼此间在氨基酸水平上表现出丰富的多态性。与7个已克隆的典型植物抗病基因同源序列构建系统进化树,7条果蔗抗病基因同源序列与基因RPM1和RPS2的亲缘关系较近,需进一步进行基因全长克隆和功能验证来确定含有这些片段的基因功能。     

植物先天免疫机制研究取得新进展

<正>植物为了抵御病原菌的入侵,在长期的进化中,形成了十分复杂的免疫系统,包括基础抗性和抗病基因介导的抗性两个层次。基础抗性属于第一层次的植物天然免疫,通常由植物表面的受体(PRRs)对病原相关分子模式(PAMPs)进行识别后引发,具有相对广谱、稳定和持久的特点。病原相关分子模式是许多病原菌普遍具有的,在进化上比较保守,如细菌鞭毛     

小麦抗病基因同源序列(RGAs)的克隆与分析

RGA(抗性基因同源序列)法是克隆植物抗性基因的一种经济有效的方法,成为近年来的研究热点。本实验综合分析了拟南芥,西红柿,水稻,烟草等植物已克隆的抗性基因,并以这些抗性基因的NBS(核酸结合位点),LRR(富含亮氨酸重复),STK(丝氨酸/苏氨酸激酶)保守结构域设计并合成了几十对RGA引物,对小麦抗条锈病材料进行PCR扩增,获得以Xal-NBS为引物的R88RGA片段,经克隆和序列比对分析,发现该片段与逆境条件下植物抗病信号传导相关,与蛋白激酶同源性达到96%。此项研究对抗病机理的研究和基因的发掘有重要的指导意义。     

稻瘟病基础抗性机制的研究进展

水稻对稻瘟病抗性包括基础抗性和主效基因抗性。基础抗性表现中等抗性水平,但具有广谱持久的特点。近年来,随着PTI-ETI理论框架的建立和植物分子遗传学、基因组学的发展,稻瘟病基础抗性机制研究取得了许多重要进展。发掘并利用基础抗性基因资源,已成为人们培育广谱持久抗病水稻品种的一种共识。本文综述了水稻抗稻瘟病基础抗性机制,尤其是水稻抗稻瘟病PTI机制,水稻抗稻瘟病基础抗性基因/QTLs鉴定、克隆和应用等方面研究的进展,同时探讨了未来值得重点关注的研究方向。     

转基因改良水稻抗稻瘟病的策略及其进展

利用转基因技术是改良水稻稻瘟病抗性的有效途径。已有研究证实通过某些抗病基因、抗真菌蛋白基因、杀菌肽基因的转基因,可以培育出获得对稻瘟病广谱抗性的水稻品种。本文就以上几个方面的进展评述了水稻稻瘟病抗性的分子改良策略。     

基于花粉介导法转化的玉米自交系抗病植株的获得

【研究目的】将几丁质酶基因导入玉米自交系,获得抗玉米丝黑穗病的转基因植株。【方法】采用花粉介导法进行转化,获得的种子及后代植株检测方法包括：潮霉素抗性筛选、PCR扩增、Southern blot杂交分析以及田间抗病鉴定。【结果】通过转化获得种子43粒,对种子进行潮霉素抗性筛选得到9株抗潮霉素植株;经PCR检测,Southern blot杂交分析得到5株转基因植株。田间抗病鉴定结果显示,转基因植株或株系的丝黑穗病抗性提高1～2级。【结论】花粉介导法转化玉米自交系是获得抗病育种材料的一条快捷、有效的途径。     

转fla基因水稻的育成及抗病谱分析

植物在长期抵御病原物侵染的进化过程中,通过识别病原相关分子模式(pathogen-associated molecular pattern,PAMPs)激活植物的防卫反应是一个重要的抗病机制。细菌鞭毛蛋白保守的分子特征属于PAMPs,植物可通过识别鞭毛蛋白来感知细菌,从而启动植物自身的免疫系统。这一特性提示鞭毛蛋白在植物抗病育种具有较大的应用前景。本研究利用转基因载体p CAMBIA1300将来源于枯草芽胞杆菌的鞭毛蛋白基因转入水稻,通过转基因植株的分子鉴定和抗性鉴定,筛选到3株苗期高抗稻瘟病的转基因植株。转基因植株不产生类似过敏反应的褪绿斑点。这一结果提示枯草芽胞杆菌鞭毛蛋白在水稻稻瘟病抗性育种中具有一定的应用潜力,获得的转基因抗性植株对不同抗性机制的研究具有一定的意义。     

谷胱甘肽还原酶在植物防御中的研究进展

植物谷胱甘肽转移酶(glutathione transferase, GSTs)在防御反应中参与重要作用,深入了解植物GSTs在抗性反应中的功能和作用机理,将为广谱和持久抗性的作物育种提供实践和理论依据。本研究归纳了植物GSTs的分类和结构,总结了植物GSTs的基本功能,分析了其在抗生物胁迫和非生物胁迫中的重要作用,并提出了植物GSTs研究目前存在的问题。     

上海生科院在作物免疫和抗病性研究中取得进展

正2016年12月15日,国际学术期刊Cell HostMicrobe发表了中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所何祖华研究组题为An E3Ubiquitin ligase-BAG Protein Module Controls Plant Innate Immunity and Broad-Spectrum Disease Resistance(《一个E3连接酶-BAG蛋白分子模块调控植物免疫和广谱抗病性》)的研究论文。该研究成功克隆了广谱抗病调控基因EBR1(Enhanced Blight and     

水稻抗白叶枯病基因Xa21的调控机理研究进展

十年来，已经陆续鉴定的近30个白叶枯病抗性基因中先后有5个被克隆，它们是Xa21、Xa1、Xa26、Xa5和Xa27。Xa21是最早克隆的水稻白叶枯病抗性基因，也是单子叶植物中第一个克隆的抗病基因，具有广谱抗性，相关研究既有重要的理论意义，也具有重要的实用价值。     

水稻CBB30Ⅰ抗白叶枯病相关基因的差异表达分析

水稻白叶枯病是水稻生产中最严重病害之一。前期鉴定发掘的水稻资源材料Y238对白叶枯病具有广谱抗性,其衍生的以IR24为遗传背景的基因导入系CBB30Ⅰ保持了广谱抗性。利用抑制消减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)技术构建CBB30Ⅰ与感病品种IR24间的差异表达cD-NA文库,RT-PCR分析抗病相关基因表达情况。经反向Northern blot杂交检测、测序和GenBank中BLAST比对,结果共获得29个独立的差异表达cD-NA克隆,其中有3个功能未知基因。半定量RT-PCR进一步验证了抗感病品种间抗性相关基因的差异表达。根据MIPS(Munich Information Center forProtein Sequences)功能分类系统推测,这些差异表达基因可能参与了CBB30Ⅰ对病原菌的防卫反应、信号传导和蛋白合成与修饰等一些重要的生物学过程。     

植物系统获得抗病性及其在控制农作物病害中的应用前景

本文从系统获得抗病性的特征、商品化抗病诱导剂及获得抗病性在未来农作物病害防治中的应用前景等方面对植物诱导抗病性进行了阐述。     

水稻CBB30I抗白叶枯病相关基因的差异表达分析

水稻白叶枯病是水稻生产中最严重病害之一.前期鉴定发掘的水稻资源材料Y238对白叶枯病具有广谱抗性,其衍生的以IR24为遗传背景的基因导入系CBB30I保持了广谱抗性.利用抑制消减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)技术构建CBB30I与感病品种IR24间的差异表达cD-NA文库,RT-PCR分析抗病相关基因表达情况.经反向Northern blot杂交检测、测序和GenBank中BLAST比对,结果共获得29个独立的差异表达cD-NA克隆,其中有3个功能未知基因.半定量RT-PCR进一步验证了抗感病品种间抗性相关基因的差异表达.根据MIPS(Munich Information Center for Protein Sequences)功能分类系统推测,这些差异表达基因可能参与了CBB30I对病原菌的防卫反应、信号传导和蛋白合成与修饰等一些重要的生物学过程.     

水杨酸介导的植物系统获得抗性信号的传导途径

水杨酸(SA)是植物系统获得抗性(SAR)所必需的内源信号分子,在介导SAR的信号传导中起着十分重要的作用,这一点已经在烟草、黄瓜和拟南芥等植物中得到证实。水杨酸结合蛋白(SABP)与过氧化氢酶的活性相似,其与SA结合能抑制过氧化氢酶的活性,使植物细胞中过氧化氢水平升高,促使SAR的产生。病程相关基因非表达子1(NPR1)是在SAR信号转导途径中的关键性调控因子。     

过量表达拟南芥NPR1基因提高小麦纹枯病的抗性

拟南芥NPR1基因是植物重要的抗病调控因子,转基因过表达该基因可以赋予植物广谱抗性.为明确该基因在小麦抗纹枯病基因工程中的应用潜力,本研究构建了由玉米ubiquitin启动子驱动的拟南芥NPR1表达载体,采用基因枪介导法导入到小麦品种扬麦12号中,获得20株转基因植株.对14个外源基因纯合株系的半定量RT-PCR和测序分析结果显示,外源拟南芥NPR1基因已经导入转基因小麦并有不同水平的表达,部分转基因株系拟南芥NPR1基因发生重排；纹枯病抗性鉴定结果表明,转基因株系中拟南芥NPR1基因的正确表达可以减轻纹枯病菌引起的病症发展,提高转基因小麦的纹枯病抗性.     

大豆广谱抗源对SMV优势株系的抗性遗传和等位性分析

为了研究大豆广谱抗源对我国大豆花叶病毒优势株系SC3和SC7的遗传方式及抗源材料对SMV抗性基因间的等位性关系,利用广谱抗源科丰1号和齐黄1号与感病材料南农1138-2配制抗感及抗抗杂交组合,通过人工摩擦接种法进行鉴定。结果发现,接种株系SC3和SC7后,科丰1号和齐黄1号与南农1138-2配制抗感组合的F1均表现抗病,经卡方测验,F2抗感分离比例符合3∶1,F2∶3家系分离比例为1(抗)∶2(分离)∶1(感),说明这2个广谱抗源均有1对显性基因控制株系SC3和SC7的抗性;等位性测验结果表明2个抗抗组合的F1对SC3和SC7优势株系均表现抗病,F2分离比符合15(抗)∶1(感),说明科丰1号和齐黄1号对株系SC3和SC7的抗性基因不等位且独立遗传。进一步分析2个广谱抗源携带的抗性基因可以发现,科丰1号对株系SC3的抗性基因RSC3和齐黄1号对SC7株系的抗性基因RSC7Q可能位于大豆的2号和13号染色体上,为利用大豆广谱抗源进行抗SMV育种奠定了很好的基础。     

常规农业中的系统获得抗性和诱导系统抗性

植物在对各种病原菌以及对从病毒到草食昆虫的寄生生物作出反应时具有一系列的防御功能。这些防御功能的时间性十分重要，是能否应付病原菌及寄生生物挑战的关键因素。系统获得抗型（SAR）和诱导系统抗性（ISR）是诱导抗性的两种形式。在SAR和ISR中，植物防御的先决条件是植物受到了感染或者进行了处理，从而使植物对随后的病原菌或寄生生物的挑战产生抗性（或耐性）。过去20年在理解SAR和ISR的生理生化基础方面作出了很大的进步。     

子预44中抗稻瘟病基因Pi-zy3(t)的定位

稻瘟病是影响水稻高产、稳产、优质的重要病害。广谱持久抗瘟品种的培育和利用是防治稻瘟病最经济有效的措施之一,但广谱持久抗性分子机制还不清楚。子预44是一具有广谱持久稻瘟病抗性的云南地方粳稻品种,对其抗瘟基因的鉴定将有助于揭示其抗瘟分子机制。本研究通过利用子预44和感病水稻江南香糯杂交构建F2遗传群体,稻瘟病菌株LP33苗期喷雾接种亲本预44、江南香糯及F2代单株,对其抗性进行评价和主效抗瘟基因定位。研究结果显示:子预44表现高抗,江南香糯高感;F2群体稻瘟病抗感分离符合3:1的分离比,即子预44对LP33的抗性为单显性基因控制的抗性遗传,并将该基因暂定名为Pi-zy3(t)。进一步利用SSR分子标记将Pi-zy3(t)定位在水稻第六号染色体RM276到RM3827之间,为进一步的基因克隆和抗病机分子制研究奠定了基础,同时也为利用子预44进行抗病分子育种提供了辅助选择的分子标记。