禾谷类白粉菌无毒基因研究进展

基因对基因假说阐明了病原菌无毒基因(avirulence gene,Avr gene)与寄主植物抗性基因(resistance gene,Rgene)相互识别和互作的关系。禾谷类白粉菌无毒基因产物作为重要的激发子,能够与其寄主R基因产物发生特异性互作,诱导植物细胞防卫反应。为了更加深入地了解这些无毒基因的作用,作者总结了最近关于AVRa1、AVRa10、AVRa13、AVRk1、AvrPm2和AvrPm3a2/f2等已克隆无毒基因的研究进展,讨论了它们作为效应蛋白(effector)或激发子的双重功能,在毒性菌株中的变异规律,与其对应R基因之间的互作模型,以及与转座子等重复序列之间的关联等。本文还对无毒基因研究方法的改进和未来的研究方向提出了建议。     

植物抗真菌病害基因工程研究进展

在寄主与病原互作的研究中,通过分子生物学与生物技术成功分离和克隆了大量植物防御相关基因,这些基因的表达产物——蛋白、肽或抗菌素直接对病菌有毒害作用或在侵入位点抑制病菌的生长;直接抑制病菌的毒性产物或增强植物结构抗性基因,直接或间接活化植物整体防御反应;增强过敏性坏死反应中与无毒基因互作的抗性基因。将这些基因引入植物,转基因植物显示出对病原真菌明显的抑制作用,在提高植物抗性方面具有广阔的发展前景。     

QTL作图在植物数量抗病性遗传研究中的应用

 本文综述了近年来在植物数量抗病性遗传研究方面的进展及发展动态。列举了利用DNA分子标记定位和估计植物数量抗性座位或基因(QRL)的18个实例,从中归纳总结了控制植物数量抗病性的QRL数目、类别、效应及其基因与基因和基因与环境、植株生育期、病菌生理小种(或致病类型)间的互作关系。展望了QTL作图对复杂的数量抗病性的标记辅助选育和数量抗性基因图位克隆的发展前景。     

植物NB-LRR类R蛋白的结构和功能

在不同植物中已经克隆的R基因有70多个.本文综述了R基因所编码蛋白的分类及NB-LRR类R蛋白的结构和功能.     

植物抗线虫基因与抗性机理研究进展

植物寄生线虫是严重危害农业生产的一类重要病原生物,对全球作物产量造成重大损失.抗线虫基因在植物抗线虫反应中发挥重要作用,发掘抗线虫基因并培育抗线虫品种是防治线虫病害的一条有效途径.抗线虫基因的定位与克隆对解析植物抗线虫性的分子机理做出了巨大贡献,明确线虫与寄主植物之间的互作关系及抗线虫机制,可以为制定和采取更加有效的防控策略提供借鉴.     

番茄细菌性斑点病菌无毒基因研究进展

番茄细菌性斑点病是影响番茄产量和品质的重要病害,Pseudomonas syringaepv.tomato(Pst)为其病原菌,其与番茄的互作系统是研究植物抗感病机理的典型模式系统。Pst存在2种无毒基因:avrPto和avrPtoB,它们编码的蛋白质均能与番茄抗性基因Pto编码的Ser-Thr蛋白激酶互作,符合Flor"基因对基因"学说。AvrPto和AvrPtoB在表达Pto的抗性植物中,与Pto互作,表现无毒功能,引发植物防御反应;而在缺失Pto的感病植物中,它们具有毒性,促进细菌的生长。本文综述了番茄细菌性斑点病菌无毒基因avrPto及avrPtoB的结构特点及其功能,这有助于了解病原物与植物的互作机制,对认识植物的感病性、抗病性以及植物防御反应都具有重要意义。     

重要植物寄生线虫内切葡聚糖酶基因研究进展

 在线虫与植物互作的过程中,降解寄主细胞壁是植物线虫成功建立寄生关系的关键环节。β-1,4-内切葡聚糖酶(β-1,4-endoglucanase,ENG)是由线虫食道腺细胞产生并由口针分泌、对细胞壁降解起关键作用的酶类之一。本文对近年来植物寄生线虫eng基因的克隆、组织定位、表达分析、基因、编码蛋白的结构功能以及ENG来源、进化及在线虫与植物互作中的潜在作用等进行了概述。     

亚麻抗锈病的分子基础

 亚麻与亚麻锈菌互作机制的研究,一直是植物病理研究的基础和重要内容。本文综合讨论了亚麻抗锈病基因的结构、分子克隆方法、抗病信号传导的分子基础以及抗锈基因产物特征等内容。     

14C-三唑酮在小麦幼苗上的吸收分布和影响因素

综述了近年来ＤＮＡ分子标记技术在植物真菌病害研究中的应用现状和潜力,内容涉及病原菌的种类鉴定,群体遗传,毒性变异,毒性基因迁移,菌源传播及植物抗病基因定位,克隆和标记辅助选择等植物病理学的诸多方面,列举了代表性应用实例,展望了ＤＮＡ分子技术在植物病理学研究中的广阔前景,提出了我国今后进一步开展有关研究的基本途径。     

利用16S rDNA结合gyrA和gyrB基因对生防芽孢杆菌R31的快速鉴定

克隆16S rDNA、DNA促旋酶A亚基编码基因gyrA和B亚基编码基因gyrB对分离自石斛兰（Dendrobiumsp.）叶片的广谱抗真菌生防芽孢杆菌R31进行鉴定。首先通过生理生化测定和克隆16S rDNA序列,分析显示其属于芽孢杆菌属（Bacillus）,但不能准确鉴定到种;然后分别利用克隆的gyrA基因和gyrB基因以及其BLAST分析结果构建系统发育树,最终将该菌株确定为枯草芽孢杆菌（B.subtilis）。结果显示利用16S rDNA与gyrA基因组合可以快速鉴定枯草芽孢杆菌,利用16S rDNA与gyrB基因组合可以快速鉴定枯草芽孢杆菌及其近缘种。     

Stability and variability of virulence of Phytophthora infestans assessed in a ring test across European laboratories

Determining virulence towards race‐specific resistance genes is a prerequisite to understanding the response of pathogen populations to resistant cultivars, and therefore to assess the durability of these resistance genes and the performance of resistance management strategies. In Phytophthora infestans, virulence testing began shortly after the introduction of R‐genes from Solanum demissum into S. tuberosum cultivars. However, the characteristics of R‐gene expression, the sensitivity of the phenotype to environmental and physiological parameters, and the diversity of experimental protocols make the comparison of data from different studies problematic. This prompted European teams working on P. infestans diversity to: (i) design a joint protocol, using detached leaflets from greenhouse‐grown plants of a shared set of differential cultivars inoculated with standardized suspensions of inoculum, and (ii) assess the performance of this protocol in a blind ring test involving 12 laboratories and 10 European isolates of the pathogen. A high level of consensus in the determination of virulence/avirulence to R1, R3, R4, R7, R8, R10 and R11 was achieved among the collaborators, showing that the protocol could be robustly applied across a range of laboratories. However, virulence to R2, R5 or R9 was detected more frequently in some laboratories, essentially from northern Europe; these genes are known to be highly sensitive to host and environmental conditions. The consensus determination was often markedly different from the original virulence phenotype of the isolates, suggesting virulence instability in stored P. infestans isolates. This indicates that creating reliable core collections of pathogen isolates with known virulences could be difficult.     

植物与黄瓜花叶病毒互作的研究

植物对病原物的抗性包括由单基因控制的质量抗病性和由多基因控制的数量抗病性两种。作物对黄瓜花叶病毒病(CMV)的抗病性属于数量抗病性,即有多个微效抗性基因同时起作用控制黄瓜花叶病毒病的感染,其中研究最精细的是其数量主基因RCY1,该基因位于拟南芥5号染色体,编码一套具有卷曲螺旋-核苷酸结合位点-富含亮氨酸重复序列(CCNBLRR)结构的抗性蛋白;黄瓜花叶病毒病的外壳蛋白基因与RCY1基因共同作用决定作物对黄瓜花叶病毒病的抗性反应。但是在其它的互作体系中,可能存在另外的诱发子和抗性基因,到目前为止尚无定论。     

植物抗病研究进展与展望

植物在其整个生活史中随时经受多种病原的侵袭,在进化过程中植物发展出多种对抗病原的机制。植物抗病性研究是当前植物病理学研究的热点问题之一。培育具有广谱而持久抗性的植物品种是育种学家追求的目标。目前,关于植物非寄主抗性、抗病基因介导的抗性、microRNA相关的抗性、感病基因的研究以及基因编辑在植物抗病性中的应用等方面已取得了大量新的研究成果。本文就以上几个方面综述了近年来植物抗病研究中的最新进展,并提出今后研究和育种中的应用展望。     

大豆凝集素基因lec-s转化烟草>增强对烟草花叶病毒的抗性

 将编码大豆凝集素的lec-s基因插入植物表达载体pBI121中,构建植物重组表达质粒pBI121:: lec-s。由根癌土壤杆菌EHA105介导的叶盘法转化烟草,获得了转基因烟草株系。PCR和RT-PCR检测证明lec-s基因已转入烟草植株中。接种烟草花叶病毒（Tobacco mosaic virus,TMV）进行抗病性试验结果表明,转基因烟草叶片上的病斑数显著减少,说明转基因烟草表现出对TMV的抗性。定量RT-PCR检测发现,接种TMV后,抗病防卫基因（PR-1a、GST1、Pal和hsr515）在转基因烟草叶片中显著上调表达。这些结果表明,大豆凝集素基因lec-s转化烟草可对TMV产生抗性,其作用机制可能在于lec-s基因参与了植物的防卫信号通路,诱导了抗病防卫基因在转基因植株体内的表达,增强了植株对TMV的系统抗性。     

水稻条斑病菌hrpD5基因在致病性中的功能分析

水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)成功侵染水稻主要依靠其III型分泌系统(Type III secretion system,T3SS)分泌的效应蛋白。T3SS由hrp-hrc-hpa基因编码,其中主要的hrp和hrc基因突变,病原菌将丧失在寄主水稻上的致病性和非寄主烟草上的过敏性反应(hypersensitive response,HR)。hrpD5基因位于hrp基因簇hrpD操纵单元的第5个基因,在致病性中的功能未知。本研究构建了Xoc的hrpD5缺失突变体RΔhrpD5。植物接种试验显示,RΔhrpD5丧失了对寄主水稻的致病性和在非寄主烟草上激发HR反应的能力;功能互补子虽然能够恢复这2种表型,但是,与野生型菌株相比,其在感病水稻上的毒性显著降低,在非寄主烟草上形成延迟的HR反应;荧光定量PCR结果显示:hrpD5缺失影响其下游hrpD操纵单元基因hrpD6、hrpE和hpaB以及HrpX操纵单元基因hrpF和hrpB1的表达;同时,hrpD5缺失降低了hrpX的mRNA水平,但是不影响hrpX的启动子活性;酵母双杂交结果显示,HrpD5蛋白能够与HrpF蛋白的N端互作。这些结果暗示在Xoc中hrpD5不仅为主要的致病相关基因,而且调控主要的hrp调节基因hrpX的表达。HrpD5新功能的鉴定将为解析T3SS在致病性中的功能提供线索。     

Discovery of single-nucleotide mutations in acetolactate synthase genes by Ecotilling

TILLING (Targeting Induced Local Lesions IN Genomes) is a powerful reverse genetic technique that employs a mismatch-specific endonuclease to discover induced point mutations in genes of interest. The use of the TILLING technique to survey natural variation in genes is called Ecotilling. We report an adaptation of Ecotilling for rapid detection of single-nucleotide mutations in the acetolactate synthase (ALS) genes of sulfonylurea (SU)-resistant (R) Monochoria vaginalis (Pontederiaceae), a paddy weed, in Japan. Genomic DNA of a SU-R plant (target DNA) was mixed with the DNA of a SU-susceptible (S) plant (reference DNA). Ecotilling detected two nucleotide mutations in the ALS gene of SU-R M. vaginalis. These 2 mutations were confirmed by DNA sequencing. A single nucleotide mutation (C to A), in the codon CCT to CAT and another mutation (C to T), in the codon CCT to TCT were identified by sequencing. Both mutations result in the disruption of a Pro codon in the conserved Domain A region with the consequent substitution of a His residue in the first mutation and a Ser residue in the second. Substitution of the Pro residue in Domain A of the ALS gene has been reported to result in insensitivity to SUs in many weed biotypes. This study demonstrates that Ecotilling is a fast, reliable, economical method for detecting single-nucleotide mutations in genes arising from herbicide selection.     

甜菜NBS-LRR家族基因的鉴定与分析

为明确甜菜中由抗性基因R编码的包含富亮氨酸重复序列（leucine-rich repeat,LRR）和核苷酸结合位点（nucleotide-binding site,NBS）的家族成员及其功能,基于甜菜基因组全长序列,利用HMMER、TBtools、Pfam、NCBI等软件和在线程序对甜菜NBS-LRR家族成员进行筛选和鉴定,采用生物信息学方法对鉴定到的成员进行亚家族分类、染色体定位、结构域分析、进化树构建、顺式元件分析和同源序列筛选。结果显示,从甜菜基因组中最终筛选鉴定到267条NBS-LRR家族基因序列,占甜菜基因组的0.614%,通过对267条基因序列进行结构域预测并进行分类,分属于N型、NL型、CNL型、TNL型和RNL型5个亚家族,分别包含110、25、128、3和1条序列。甜菜NBS-LRR家族基因大多位于2号、3号、4号和7号染色体上,根据基因簇划分原则发现有73.25%的基因以基因簇形式存在。经Clustal Omega和MEME在线程序对CNL型亚家族中具有完整卷曲螺旋（coiled-coil,CC）、NBS和LRR结构域的24条基因序列进行结构域保守性分析,共发现7个保守性较高的基序,基于CNL型亚家族128条基因序列构建的进化树显示CNL型亚家族的系统进化受CC、NBS和LRR结构域的影响较大。甜菜NBS-LRR家族基因含有大量植物激素相关顺式元件和多种胁迫响应元件,部分序列含有植物生理响应元件。甜菜NBS-LRR家族基因与菠菜和藜麦的抗病蛋白同源性较高。     

十字花科黑腐病菌应急反应相关基因spoT_(Xcc)对T3SS基因调控作用的分析

通过反向遗传学方法和半定量RT-PCR方法,研究了十字花科黑腐病菌中被注释的应急反应相关基因spoT_(Xcc)与Ⅲ型分泌系统(T3SS)基因的调控关系。基于自杀质粒pK18mob同源整合方法构建了十字花科黑腐病菌spoT_(Xcc)基因(XC_0956)的非极性整合突变体,检测了突变体的多种表型,发现spoT_(Xcc)突变体延迟了在非寄主植物辣椒ECW-10R上引发的过敏反应(HR)。利用GUS(β-葡糖苷酸酶)活性检测、原位组织染色和半定量RT-PCR的方法,发现T3SS相关基因在spoT_(Xcc)基因的非极性整合突变体中表达量降低,表明十字花科黑腐病菌中被注释的应急反应相关基因spoT_(Xcc)显著正调控T3SS相关基因的表达。