大豆抗病基因同源序列的克隆与分析

本研究根据已知抗病基因的NBS保守序列区设计4对简并引物和1对特异引物，以大豆农家种兴县灰布支黑豆为材料，应用PCR方法获得了11条来自基因组DNA的RGA序列和2条来自cDNA的RGA序列，序列长度在500—633bp之间，其中8条来自基因组DNA和2条来自cDNA的RGA序列已在GeneBank登录(登录号为：AF305388—305392，AY008380—008382，AY048863-AY048864)。13条序列都不同程度的含有NBS保守区的P-环(GGVGKTT)、kinase-2(VLDD)、kinase-3(GSRII)及跨膜区GLPL等特征序列结构，由此推导出的氨基酸序列同已知抗病基因L6、RPMl、SRPS2、N编码的氨基酸序列表现出从25％——42％的同源性。本研究克隆的RGA序列根据其相似性可分为4组，与已发表的大豆抗病类似基因(RLG)具有较高的相似性。     

海岛棉NBS-LRR类抗病基因同源序列的克隆与定位

植物R基因产物存在非常类似的结构域，如NBS、L,RR、STK、LZ、TM、TIR等。依据保守序列设计引物寻找抗病基因类似物(Resistance Gene Analog，RGA)，从而定位或克隆抗病基因在理论上是可行的，这种方法称为R基因同源克隆法。RGA往往与已知抗病基因具有很高的相似性，均含有LRR、NBS或蛋白激酶中的保守基序，有的与已知抗病基因连锁，或是抗性基因家族中的成员，抑或与已知抗病基因无关，它们最有可能参与植物抗病反应过程中的信号识别、信息传导等途径，并且与植物抗病基因具有密切的关系，但RGA并非等同于植物R基因。将RGA作为分子标记整合到植物分子连锁图谱中，或将其作为探针筛选基因组文库，获得候选抗病基因则不失为一条克隆基因的捷径。利用已知R基因的保守序列设计引物进行PCR扩增，已经在植物中分离到了许多与已知R基因同源的DNA序列，并且有很多RGA作为标记定位在抗病位点附近，有点被证明与抗病性状共分离。小麦抗叶锈基因Lrl0的分离是利用该方法进行抗病基因克隆的首次报道。本研究依据N，L6，RPS2等NBS类抗病基因的NBS保守区设计简并性引物扩增棉花基因组DNA，在517bp左右获得特异性扩增条带。回收PCR产物，连接转化共得到800个克隆。经酶切筛选、嵌套引物鉴定获得252个候选RGA克隆。测序后获得11条RGA序列，这些序列的大小在500—527bp之间，其中3条序列中含有1或2个终止子。所有11个RGA序列都含有NBS保守区的Kinase海岛棉1a(GGVGKTT)、kinase-2(VLDD)、kinase-3a(GSRII)及跨膜区(GLPLA)等保守结构域，与已知抗病基因的保守结构具有较高的吻合程度。本研究所获得的RGA与大豆、棉花、腰豆等作物中已经克隆的NBS类RGA的核苷酸序列有很高的相似性。其中8条可通读的RGA序列推导出的氨基酸序列同已知抗病基因L6、RPMl、SRPS2、N表现出从25％——58％的相似性。本研究以海陆杂交F2群体作为定位群体，应用RFLP方法将获得的7条RGA序列定位在棉花基因组中。Gbrga2和Gbrga8定位于第11同源群的三个位点：连锁群1302的端点及连锁群A03距端点59．2cM处。在连锁群1302中与pAR286E4C标记定位在同一位点，与Unig22d03bE6D标记相距5．6cM在连锁群A03中与pARlllE3C标记共同定位在端点，同时定位在Unig26804E5D(22D)标记下游1．7cM处和Gate4DB08bE3D(14D)标记上游8．6cM处。Gbrga508和Gbrga535定位于第4同源群的两个位点，D染色体组的第20号染色体上距端点175．3eM处，与Unig27A04E5C标记和M16—118E1C标记分别相距2．7cM和3．8cM；Gbrga508和Gbrga535同时还定位于A染色体组第5号染色体上距端点142．9cM处，与G1025aE5C标记和Gate2CFllE3C标记相距2．6cM和1．2cM。Gbrga522，Gbrga568和Gbrga39定位于第4连锁群D染色体组的第20号染色体上距端点5．5cM处。与Unig24H03E6C标记和P13—6E3D标记分别相距1．0cM和2．0cM。海岛棉RGA的获得、在基因组的定位，对于棉花NBS类R基因的起源和进化，利用分子标记辅助育种以及棉花抗病基因的克隆，提供了重要的背景。     

RGA法克隆候选抗病基因的研究进展

RGA法是克隆植物抗病基因的一条新途径,也是近年来分子生物学领域的一个研究热点并受到植物病理学家广泛地关注。其作用原理是根据已克隆植物抗病基因的保守结构域设计简并引物,扩增获得RGAs,然后分析RGAs与抗病基因的关系,确定候选抗病基因并从而获得新的抗病基因。研究还发现,已克隆的RGAs与R基因紧密连锁。最近获得的RGAs主要是根据。NBS-LRR和STK两种保守结构域而得到的。前者在植物基因组中广泛存在,而后者在植物信号传导中具有重要作用。为此,本文主要对上述两种保守结构域的结构特点和所获得的RGAs特点以及RGA法的应用前景进行了综述,以期让人们对RGA法有更进一步的认识。     

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。     

广东不同时期水稻主栽品种抗病基因同源序列多态性分析

为掌握广东不同时期水稻主栽品种抗病基因同源序列(RGA)多态性变化,利用3对RGA标记分析了广东20世纪50年代初地方品种及1972、1980、1994和2008年主栽品种。按供试品种RGA-PCR指纹聚类,以相似系数0.81为标准将171份品种分为20个类群。这五类品种分别分布于11、7、4、8、11个类群中,它们的Nei遗传多样性指数分别是0.801、0.682、0.493、0.603和0.527。相对于地方品种,1972、1980和1994年品种RGA多态性低是由于品种类群少及品种在各类群中分布均衡性差,2008年品种RGA多态性低是由于该年大多数品种属于同一类群,品种在各类群中分布均衡性差。因此保持品种抗性多样性,既要保证丰富类群,又要确保品种在各类群中分布均衡。近年来品种抗性背景趋同化是广东抗性多样性降低的主要原因,今后在新品种的选育上应均衡利用不同抗源。     

植物抗病基因同源序列(RGA)研究进展

目前已克隆了48个植物抗病（R)基因,其表达产物在不同的物种具有典型的保守结构区域,按其序列的同源性可以将其归为NBS-LRR、eLRR、LRR-STK等几个超家族。根据这些保守序列设计合适的引物进行PCR扩增,即得到抗病基因同源序列(RGA)。对RGA与R基因关系的分析表明,RGA不仅在抗病基因定位和抗病基因系统进化研究中有重要作用,而且有可能为克隆尺基因提供一条崭新而又便捷的途径。     

西瓜抗枯萎病基因同源序列的克隆与分析

本研究根据已克隆的抗枯萎病基因的NBS保守结构域设计了22条上游简并引物和17条下游简并引物,以西瓜抗枯萎病种质PI296341-FR和感枯萎病品种97103为材料,获得了7条来自基因组DNA的RGA序列（GenBank登录号：DQ156558-DQ156564）,均含有NBS保守区的P-环、kinase-2或kinase-3等抗病基因的特征序列结构,所编码的氨基酸序列与已知抗枯萎病基因Fom-2、I2C-1、I2C-2和I2等编码的氨基酸序列表现出11%～72%的同源性,其中来自PI296341-FR的RGA序列175R1与甜瓜抗枯萎病基因Fom-2的同源性最高,为72%。来自PI296341-FR与97103的RGA序列之间同源性较高（73%～97%）,证明了抗病基因在进化上的保守性。     

“金手指”香蕉抗枯萎病基因同源序列的克隆与分析(英文)

本研究以抗镰刀菌枯萎病香蕉种质"金手指"(AAAB)为材料,根据已克降的抗枯萎病基因的NBS保守结构域设计简并引物,通过同源序列克隆获得了20条来自基因组DNA的RGA片段,大小为530 bp左右.根据其推断的氨基酸序列,经保守结构域分析,其结构域均为NB-ARC,属于non-TIR-NBS类候选抗病基因类序列.它们均具有P-loop(GMGGVGKTT),Kinase-2(LLVLDDIW),RNBS-B(CKVLFTTRS)及疏水氨基酸结构域GLPL(GLPLALKVL)等4个保守氨基酸基元.20个RGA之间核苷酸序列的相似性在41.1%～99.3%之间,氨基酸序列的相似性在33.2%～96.3%之间.同时,对分离得到的20条RGAs进行系统发育树分析,发现它们分布在5个不同的区域.并且所编码的氨基酸序列与已知抗枯萎病基因Fom-2、I2C-1、I2C-2和I2等编码的氨基酸序列表现出28%～54%的同源性,证明了抗病基因在进化上具有一定的保守性.因此,这些抗病基因同源片段(RGA)的分离将为进一步从香蕉中分离抗枯萎病基因打下基础,也可作为分子标记筛选香焦抗枯萎病的候选基因.     

小麦抗叶锈病基因Lr35的RGA分析

根据已知植物抗病基因的NBS,LRR等保守结构域设计引物,对小麦全套抗叶锈病近等基因系材料进行RGA分析。引物对Pto-kin1IN／XLRR-INV1从近等基因系TeLr35中扩增获得一条747bp的特异性片段。序列分析表明,该片段与小麦基因片段Triticum urartu clone BAC 210J24,Triticum monococcum DV92的BAC克隆231A16等具有较高同源性,为Lr35的克隆奠定了基础。     

‘大白谷’CC-NBS-LRR蛋白编码基因抗干尖线虫侵染时空表达研究

为深入探究‘大白谷’(Oryza sativa L.ssp.Indica)感病的分子机理,以及抗病基因在发病过程中所起的作用,克隆了‘大白谷’CC-NBS-LRR蛋白编码基因Os11g RGA8,对Os11g RGA8基因进行了生物信息学分析,并对其在水稻抗干尖线虫侵染过程中的功能进行了研究。Os11g RGA8基因位于11号染色体,其编码蛋白含有733个氨基酸,等电点为5.99,相对分子质量为84355.07。序列分析表明该氨基酸序列含有RX-CC、AAA_22、NBS和LRR_4这4个结构域,Os11g RGA8基因编码抗病蛋白属于CC-NBSLRR抗病蛋白家族。Q-PCR结果显示,接种水稻干尖线虫SAMN02420038的籼型常规稻‘大白谷’,与CK组‘大白谷’相比,Os11g RGA8基因表达量表现为上调,且24 h内上调增幅较缓,48 h时上调增幅突然上涨,72 h时上调增幅又出现下降,表明该基因参与‘大白谷’天然免疫反应过程,在水稻干尖线虫侵染过程中起到一定抗性作用。     

小麦NBS类抗病基因类似序列的多样性和进化关系研究

利用已克隆植物抗病基因NBS( Nucleotide binding site)序列中的保守结构P-loop和GLPL合成简并引物,以小麦近等基因系TcLr24基因组DNA为模板进行PCR扩增.得到13条具有连续ORF的抗病基因类似物(Resistance gene analogues,RGAs)序列,它们之间相应推测...     

喀西茄抗病基因同源序列的分离与分析

本研究根据已知植物抗病基因的NBS-LRR保守结构域设计了1对简并引物,对野生茄子喀西茄(Solanum khasianum)中抗病基因的同源序列(resistance gene analogs,RGAs)进行克隆和分析.结果表明,所获得的11个抗病基因同源序列都是Non-TIR-NBS-LRR类抗病基因,聚类分析将其分为5个亚类.由其核酸序列推导的氨基酸序列与已知抗病基因(N、L6、M、Prf、Gpa2和RPM1)相应区域的相似性为21.7%～52.4%.BlastX分析发现,SkRGA4和SkRGA10与辣椒抗根结线虫基因有着很高的同源性,SkRGA3和SkRGA6与野生马铃薯的抗晚疫病基因有着很高的同源性.     

斑茅cDNA中抗病基因同源序列的分离和表达特性分析

植物抗病基因具有一些特定的保守结构域。本研究根据已知植物同源抗病基因(RGAs)保守序列设计简并引物, 从甘蔗近缘植物斑茅的cDNA中扩增出6条抗病基因同源序列, 它们在NCBI上登录号分别为EU685835、EU685836、EU685837、EU685838、EU685839 和 EU685840。序列分析表明, 这些RGAs均含有典型的NBS-LRR类抗病基因保守结构域P-loop、Kinase-2a、Kinase-3a和疏水结构域(Hydrophobic domain, HD)。氨基酸序列的同源性比对表明,6条RGAs序列同11条参试的抗病基因之间的同源性为8.3%~93%,而6条RGAs之间的氨基酸序列同源为30.5%~45.6%。另外,本实验所克隆的6条斑茅抗病基因同源序列中, kinase-2 (LLVLDDVW/D)最后一个氨基酸皆为色氨酸,推测所克隆的NBS-LRR类抗病基因都属于non-TIR-NBS-LRR类。定量PCR分析表明, 6条斑茅抗病基因同源序列在根、茎和叶片中组成型表达,同时这些抗病基因同源序列的表达会受外源信号分子水杨酸和过氧化氢的上调作用,可能在斑茅的抗病性中具有一定的作用。     

Resistance gene analogs associated with Fusarium head blight resistance in wheat

Fusarium head blight (FHB) is one of the most destructive diseases in wheat. Identification of resistance gene analogs (RGAs) may provide candidate genes for cloning of FHB resistance genes and molecular markers for marker-assisted improvement of wheat FHB resistance. To identify potential RGAs associated with FHB resistance in wheat, 18 primer pairs of RGAs were screened between two parents (Ning7840 and Clark) and seven informative RGA primer combinations were analyzed in their recombinant inbred lines (RILs). Five PCR products amplified from three primer combinations showed significant association with FHB resistance, and their sequences are similar to the gene families of RGAs. Three of them (RGA14-310, RGA16-462, RGA18-356) were putatively assigned to chromosome 1AL and explained 12.73%, 5.57% and 5.9% of the phenotypic variation for FHB response in the F₇ population, and 10.37%, 3.37% and 4.53% in F₁₀ population, respectively; suggesting that these RGAs may play a role in enhancing FHB resistance in wheat. Analysis of nucleotide sequence motifs demonstrated that all the RGA markers contain a heat shock factor that initiates the production of heat shock proteins. A sequence tagged site (STS) marker (FHBSTS1A-160) was successfully converted from RGA18-356, and validated in fourteen other cultivars. Significant interaction between the quantitative trait locus (QTL) on 1AL and the QTL on 3BS was detected. The marker FHBSTS1A-160 in combination with markers linked to the major QTL on 3BS could be used in marker-assisted selection (MAS) for enhanced FHB resistance in wheat.     

Identification of resistance gene analogs in cotton (Gossypium hirsutum L.)

Sequence analyses of numerous plant disease resistance genes have revealed the presence of conserved motifs common to this class of genes, namely a nucleotide binding site (NBS) and leucine rich repeat region. In this study, thirty-three resistance gene analogs (RGAs) were cloned and sequenced from cotton (Gossypium hirsutum L.) following PCR with degenerate primers designed from the conserved NBS motif of plant resistance (R) genes. Phylogenetic analysis of the predicted amino acid sequences grouped the RGAs into four distinct classes from which several subgroups were delineated based on nucleic acid sequences. Gene database searches with the consensus protein sequences of each of the four classes and respective subgroups of cotton RGAs revealed their conserved NBS domains and homology to RGAs and known resistance genes from a variety of plant genera. Given the complete lack of knowledge regarding molecular organization of R genes in cotton, the cloned RGAs described here may be useful as probes to map, characterize, and manipulate R genes of the cotton genome. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

烟草表达抗病基因同源物(RGAs)的鉴定及RGA-SSR标记的开发

烟草是研究植物与病原菌互作的理想材料。鉴定烟草抗病基因及其同源物对揭示抗病机制具有重要意义。近年来公共数据库不断增长的EST序列为烟草表达RGA的鉴定提供丰富的数据。本研究通过拼接GenBank收录的412 325条烟草EST序列,获得149 606条Uni-EST序列。随后利用已克隆的112个植物R基因蛋白序列对其扫描,检测出1113个NtRGA,其中有273、546、53、102和30个分别包含NBS-LRR、LRR-PK、LRR、PK和Mlo结构域,另有109个未检测到结构域。通过序列比对将1071个NtRGA定位于N. benthamiana基因组712个位点上。经搜索,从72个NtRGA中检测出78个SSR,根据其侧翼序列设计64对引物。54对成功从烟草基因组DNA中扩增出清晰条带,9对在24个普通烟草品种间检测出多态性,检出等位基因数2~4个,平均2.56个;41对在6个烟草种间检测出多态性,检出等位基因数2~4个,平均2.61个。     

海南普通野生稻NBS类抗病基因同源序列的分离与分析

利用已知植物抗病基因NBS(Nucleotide binding site)序列中的保守区域设计简并引物,以海南普通野生稻基因组DNA为模板进行PCR扩增,通过T/A克隆、测序和序列分析, 共得到4条具有连续ORF的抗病基因类似物(Resistance gene analogues, RGAs)序列,它们之间核苷酸序列间的相似性系数在53.14%-99.81%之间,而相应推测的氨基酸序列间的相似性系数在39.08%-99.42%之间。氨基酸序列进行结构分析表明,它们包括“P-loop”、“Kinase-2a”、“Kinase-3a”和“GLPL”4个抗病基因所共有的保守模体,并且4条海南普通野生稻NBS-LRR类似物均属于nonTIR-NBS类抗病基因片段。