科技与产品

<正>中国科学院合作研究揭示植物小肽-受体激活机制小肽信号作为细胞间互作的重要介质,其与受体作用的分子机制是近年植物科学研究的热点和前沿。植物磺肽素(Phytosulfokine,PSK)是近些年发现的一种小肽类植物内源激素,由一个五肽和两个磺酸基团组成,它广泛存在于大多数植物中,通过促进细胞增大和分裂调控植物生长,并参与花粉萌发和花粉管导向以及植物抗性等多种重要     

番茄系统创伤信号因子研究进展

当植物受到机械损伤或害虫伤害时,植物体会在受伤部位产生创伤信号分子启动防御基因的系统表达.许多研究表明系统素(或其前体原系统素)在受伤部位激活茉莉酸的合成,使之达到系统反应的水平,应对外来伤害;茉莉酸或其衍生物是重要的系统伤信号分子,它诱导伤防御基因的系统表达.自从系统素和茉莉酸被认为是伤诱导防御基因表达的信号分子后,番茄成为研究植物系统伤信号很好的模式植物.本文介绍了番茄的茉莉酸合成突变体、茉莉酸感知突变体和系统素功能突变体,及它们之间相互作用,并推测了茉莉酸和系统素在系统创伤信号调节中的作用.     

中科院揭示植物拮抗水杨酸驱动的应激反应的新组分

正近日,《The Plant Cell》在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心上海植物逆境生物学研究中心Chanhong Kim研究组研究论文,该论文报道了一种与脊椎动物心脏利钠肽(ANPs)功能相似的植物肽类激素PLANT NATRIURETIC PEPTIDE A(PNP-A),可以作为水杨酸信号的新型拮抗剂。植物激素水杨酸(salicylic acid,SA)参与植物局部和系统获得性抗性(SAR),使植物整体产生对病菌的抗     

植物天然免疫性研究进展及其对作物抗病育种的可能影响

植物定植在充满各种病原菌的环境中却能健康生长,显示其拥有一套免疫系统以应对病原物的侵染。最近,人们发现植物免疫系统至少包括2个层次：第一层为病原相关分子模式(PAMP)激发的免疫性(PTI),即植物通过细胞表面模式识别受体(PRRs)对病原菌的PAMPs进行分子识别,从而启动植物的防卫反应;第二层为病原菌效应子激发的免疫性(ETI),即有些毒性强的病原菌通过产生效应子(effectors)来抑制PTI,从而突破植物的第一道防线,而植物又进化出新的分子受体(例如R基因编码的NBS-LRR蛋白质)以侦察病原菌效应子并启动第二道防卫反应。数亿年来,病原菌的侵染和植物的防卫交替进行,促进了病原菌和植物基因组的共进化。最新的研究还发现,黄单胞杆菌TAL effectors和寄主植物DNA 的相互识别中,利用了精准的分子密码。TAL effector类蛋白识别植物靶基因的启动子序列,识别模式是2个氨基酸识别一个核苷酸。通过这种识别,TAL effector操控植物靶基因的表达,引起寄主植物的感病或抗病反应。上述抗病分子机理研究的突破,将对植物抗病育种产生重要影响。     

中科院微生物所在土传病原真菌染色质重塑抵御寄主ROS胁迫研究中获进展

正近期,中国科学院微生物研究所研究员郭惠珊课题组在《PLOS PATHOGENS》在线发表了研究论文,发现了土传病原真菌通过染色质重塑应对寄主活性氧物质(ROS)的胁迫,修复ROS造成的真菌DNA损伤。病原菌与植物的互作过程中,植物病原菌的胞外物质(如真菌细胞壁组分、细菌鞭毛、分泌蛋白等)会诱导植物免疫相关蛋白(如RBOHD)产生大量的ROS。ROS作为植物防御的第一道防线,一方面启动传递免疫信号,另一方     

稻瘟病菌与水稻互作研究进展

为了更好的防控稻瘟病的发生,为水稻育种工作和新药研发提供科学依据,深入了解稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)与水稻相互作用的机制是非常必要的。本文归纳了稻瘟病菌侵染水稻的机制、水稻对稻瘟病菌侵染的信号识别及其下游反应以及识别后诱导水稻产生的防御反应机制,分析了水稻防御相关基因的表达调控以及利用分子育种手段提高水稻抗病性的相关策略。稻瘟病菌侵染水稻后,植株会通过细胞壁加厚、病程相关蛋白表达以及病原菌侵入位点细胞程序性死亡等系统免疫反应来抵御稻瘟病菌的侵染;因此指出通过基因工程手段诱导植物发生免疫反应来抵御稻瘟病菌的危害具有重要的现实意义,也是防治病害最有效和最经济的方法;而且,作为研究病原菌—植物互作的模式系统,深入了解稻瘟病菌与水稻的互作机制,也为通过诱导水稻防御基因的表达来防治其他重要真菌性病害提供了科学依据。     

水稻-病原菌互作途径研究进展

水稻稻瘟病和白叶枯病分别由真菌病原菌Magnaporthe oryzae (M. oryzae)和细菌病原菌 Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo)引起,是造成世界范围内水稻减产的主要病因,水稻-稻瘟病菌及水稻-白叶枯病原菌互作已成为研究植物-病原菌互作的模式系统。本文归纳了目前已克隆的抗稻瘟病及白叶枯病基因与其分子结构和功能,概括了近年来鉴定的一些病原菌相关分子(Pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)及稻瘟病菌和白叶枯菌分泌的效应蛋白,并总结了针对稻瘟病菌和白叶枯菌介导的病原物分子诱导的抗病反应(PAMP-triggered immunity,PTI)和效应蛋白诱导的抗病性(Effector-triggered immunity,ETI)及其信号传导途径的研究成果,指出效应蛋白-抗病蛋白间互作将为探索植物-病原菌间互作提供新的分子基础,并为水稻抗病育种实践提供借鉴与指导。     

水稻-病原菌互作途径研究进展

水稻稻瘟病和白叶枯病分别由真菌病原菌Magnaporthe oryzae (M. oryzae)和细菌病原菌 Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo)引起,是造成世界范围内水稻减产的主要病因,水稻-稻瘟病菌及水稻-白叶枯病原菌互作已成为研究植物-病原菌互作的模式系统。本文归纳了目前已克隆的抗稻瘟病及白叶枯病基因与其分子结构和功能,概括了近年来鉴定的一些病原菌相关分子(Pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)及稻瘟病菌和白叶枯菌分泌的效应蛋白,并总结了针对稻瘟病菌和白叶枯菌介导的病原物分子诱导的抗病反应(PAMP-triggered immunity,PTI)和效应蛋白诱导的抗病性(Effector-triggered immunity,ETI)及其信号传导途径的研究成果,指出效应蛋白-抗病蛋白间互作将为探索植物-病原菌间互作提供新的分子基础,并为水稻抗病育种实践提供借鉴与指导。     

邢维满课题组合作发现疫霉菌攻击大豆胞外免疫的新机制

<正>在病原菌侵染植物的早期,质外体是病原菌进入植物细胞的"必经之地",也是植物与病原菌战斗的最"前线"。植物分泌的防卫蛋白会与病原菌分泌的效应蛋白"正面交锋",发生一系列分子互作来"相互制衡"。在植物与病原菌之间的协同进化过程中,植物与病原菌各自都会不断进化出新的"武器"来"投入战斗"。近日,南京农业大学作物疫病团队与中国科学院上海植物逆境生物学研     

病原菌诱发的植物先天免疫研究进展

植物生存在复杂多变的环境之中,它们不仅拥有抵御病原菌的天然屏障,如坚硬的细胞壁、质外体的低p H值、分泌的抗菌酶或其它抗菌组分等,而且进化出了精密的先天免疫系统:病原菌相关分子特征(pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)诱导的免疫反应(PAMP-triggered immunity,PTI)和效应因子诱导的免疫反应(effector-triggered immunity,ETI)。PTI和ETI,虽然代表的是植物先天免疫的不同层面,但两者密切相关,奠定了植物先天免疫的遗传学基础。本综述描述了植物与病原菌相互作用的共同进化过程,概述了植物先天免疫在病原菌入侵过程中发挥的作用及其分子机制,并阐述了植物病原细菌Ⅲ型分泌系统分泌的大量效应蛋白在调控植物先天免疫中的重要作用。     

中科院版纳植物园等在植物韧皮部-昆虫-病原菌相互作用研究中取得进展

<正>植物韧皮部是植物长距离运输营养及信号物质的重要通道,同时也是很多昆虫取食和病原菌生存的重要场所。但是由于韧皮部在植物体内的特殊位置,加之多数韧皮部生存的病原菌不能在体外纯培养,使得人们对植物韧皮部-昆虫-病原菌之间相互作用的研究远     

植物三型信号分泌系统下的抗病基因防御机制

近年来随着对植物抗病机理及信号转导途径的深入研究和探索,以及通过分子生物学手段新的抗病基因和病原菌无毒基因不断被克隆,科研人员对于植物三型信号分泌系统中抗病（R）基因和无毒(Avr)基因的结构、功能,作用模式及作用机制具有更加深入的认识。深入研究病原菌—寄主之间的相互作用关系,为制定更为有效的植物病害防治措施提供了依据。该文通过对三型信号分泌系统中植物病原识别受体的组成部分,抗病基因的结构域及种类,抗病基因与无毒基因及相互作用的两种模式及具体机制的总结,从植物抗病基因角度探讨了三型信号分泌系统下植物的抗病机制并在此基础上进行了前景展望。     

植物系统性抗虫信号研究取得进展

<正>植物受到昆虫取食后,能在受损伤组织产生一系列的生理变化,从而提高植物的抗虫能力。在上世纪70年代,科学家就发现,除了被取食的叶片或组织,未被损伤的其它叶片或组织也能够产生抗虫响应,被称为系统性响应,说明有一种或多种信号从被昆虫取食的叶片或者组织移动到植物的其它部位,诱导抗虫响应。然而,这个可移动信号是什么,是由哪些基因调控的仍然不清楚。中国科学院昆明植物研究所吴建     

N-3-羰基十四烷酰基高丝氨酸内酯诱导番茄对灰霉病抗性机制初探

为了探究细菌群体感应(QS)信号分子N-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)在植物上诱导对于真菌病害的抵抗能力。以番茄为试验材料,以灰霉为病原指示菌,通过不同侧链长度和侧链修饰的AHLs信号分子预处理后接种病原菌,发现长链信号分子N-3-羰基十四烷酰基高丝氨酸内酯(3OC14-HSL)对灰霉有最佳的抗性效果。实时荧光定量PCR检测抗病基因发现,与未处理对照组相比,信号分子3OC14-HSL预处理能显著诱导接种灰霉病后的番茄体内与茉莉酸(JA)信号通路相应基因PI1、PI2上调;而与水杨酸信号(SA)通路相关的NPR1基因显著下调,PR1基因则没有显著变化。进一步通过DAB染色、过氧化氢含量测定以及过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性检测发现,3OC14-HSL预处理相比未处理对照组使得番茄产生大量活性氧,且可以保持较高的POD、SOD活性。这些结果表明,长链信号分子N-3-羰基十四烷酰基高丝氨酸内酯可以诱导番茄对灰霉的抗性,而且该抗性效果可能与茉莉酸信号路径相关。     

植物诱导抗病性与诱抗剂研究进展

<正> 植物的诱导抗病性,又称系统获得抗性(systemic acquired resistance)或植物免疫(plant immunization),是植物在一定的诱抗剂刺激下,对随后的病原菌侵染具有抵抗性的特征。植物诱抗剂又名激发子(elicitor),是一类能诱导寄主植物产生防卫反应的特殊化合物的总称。这些物质在很低浓度下(10~(-9)mol/L或更低)即可被植物识别为信号物质,诱发植物自身的免疫系统,最终使植物获得抵御病害的能力。因此,植物诱抗剂可称得上是植物的"疫苗",在植物发病前施用,以防为主,     

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     

NPR在SA信号通路中的研究进展

长期以来,水杨酸(SA)被认为是植物的内源信号分子,并与植物体内的多种抗性相关。病程相关基因非表达子(NPR)是SA信号通路中的关键性因子,能够介导该信号转导途径的顺利进行。为了详尽地阐述近年来多项研究对NPR研究的进展,本研究在分子水平上介绍了NPR的研究起源、SA受体,归纳了NPR1与其旁系同源物NPR3和NPR4之间相互协调的关系,分析了SA信号通路与SA提高植物抗性的机制。指出在多种植物体内,虽然NPR在SA信号通路中扮演着不可或缺的角色,但是由SA所诱导的植物抗病机制是一个复杂、精密的网络,现有的生物分子技术仍然无法使NPR的作用完全透明化。而且,在不同的植物体和相同植物的不同部位中,各种信号的转导方式也未必相同。因此,需要通过进一步确认整个信号通路中各组分及其功能、对模式植物进行详细研究来使该过程完整化。     

植物MAPK级联在逆境胁迫响应中的作用研究进展

植物在生长发育过程中常遭受各种生物及非生物逆境胁迫。在抵御这些外界胁迫的过程中,植物进化出了一套精密、复杂且有效的防御机制。促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)级联途径可以被不同的逆境胁迫激活,在植物抗逆信号转导过程中起到枢纽作用。综述简要介绍了植物的MAPK级联组成及分类;然后重点综述了近年植物MAPK级联在生物胁迫(如病原菌侵染)和非生物胁迫(如温度,干旱,盐胁迫等)响应中的功能研究进展;最后展望了该信号级联在植物抗逆过程中的进一步研究和在抗逆育种中的利用。     

基于立枯丝核菌侵染结缕草转录组数据的植物-病原菌互作分析

植物进化出复杂而精准的信号网络以调控寄主细胞响应病原菌侵染。为探究植物与病原菌互作过程的分子机制,本研究基于立枯丝核菌侵染结缕草的Zoysia·Unigene库与差异表达基因库,利用生物信息学分析主要生物代谢过程并筛选出结缕草与立枯丝核菌互作的分子过程,发现Ca²⁺调节与磷酸化两条路径与结缕草响应立枯丝核菌密切相关,且侵染24 h是互作的重要时间节点。本研究揭示结缕草与立枯丝核菌互作的分子机制,以期为草坪草在抗褐斑病的分子机制方面的研究提供理论依据。     

华南农大研究揭示一种全新病原菌-宿主相互作用分子机理

<正>华南农业大学群体微生物研究中心教授张炼辉课题组与新加坡南洋理工大学合作,揭示了一种全新的病原菌-宿主相互作用的分子机理。相关研究近期发表于美国《国家科学院院刊》。据介绍,农杆菌是一种重要的植物病原菌,通过侵染植物伤口将细菌