水稻广谱抗病分子机理研究进展

由病害造成的粮食作物产量损失严重制约了全球粮食安全,培育抗病品种是公认的应对病害最经济、有效的方法,挖掘抗病基因、阐明广谱抗病机理是水稻广谱抗病资源高效利用以及寻找病害防控新途径基础。近20年来,植物免疫机理取得了系列重大进展,主要粮食作物广谱抗病研究也取得了显著成效,部分抗性基因的分子作用机制已被揭示。回顾和综述了水稻广谱抗病研究的主要进展（包括已克隆的主要广谱抗病基因,广谱抗性分子机制）,分析了该领域研究面临的问题、机遇与挑战,并对广谱抗病研究的发展及其在水稻生产上应用进行展望。     

稻瘟病菌效应蛋白与水稻互作研究现状及展望

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，水稻安全生产关乎食品安全问题。由稻瘟病菌引起的稻瘟病是一种世界性的真菌病害，给水稻生产造成严重损失。相较于药物防治，抗病品种的培育与应用是控制该病害最为经济有效的方法。然而，田间稻瘟病菌群体复杂多样、杀菌剂过量施用、气候环境变化等因素造成小种变异迅速，品种的抗性往往只能维持 3~5 年。稻瘟病菌通过无毒基因的变异产生新的生理小种，逃逸或抑制水稻的免疫系统，实现侵染致病。目前已在稻瘟菌中鉴定出 26 个无毒基因，其中 14 个已被克隆，其在病原菌的侵染、定殖和干扰寄主免疫反应过程中发挥重要作用，稻瘟菌效应蛋白和水稻抗性蛋白的互作分子机理研究也不断深入。研究稻瘟菌的致病机理及其与水稻互作的分子机制有助于更好地理解病原菌的作用途径和植物抗病基因响应的免疫反应，以制定更高效、绿色的防治措施。本文综述了近年来稻瘟病菌效应蛋白在水稻细胞转运和分泌的过程、效应蛋白与抗病蛋白互作的研究进展和效应蛋白的区域性分布，讨论和展望了当前研究面临的机遇和 挑战，以期为水稻与稻瘟病菌互作的分子机理研究、抗病育种及病害防控策略提供借鉴。     

水稻NBS-LRR类抗稻瘟病基因研究进展

稻瘟病是水稻生产上危害最严重的病害之一,针对该病的抗性基因在水稻中大多编码NBS-LRR类抗病蛋白质,该类蛋白质能够识别病原菌关联分子模式(Pathogen associated molecular pattern,PAMP),参与调控效应蛋白质激活免疫反应(Effector-triggered immunity,ETI)。NBS-LRR类蛋白质结构多样、功能复杂,它们在植物抗病过程中扮演了重要的角色。本文主要对NBS-LRR类蛋白质的结构与功能、NBS-LRR类抗稻瘟病基因的克隆进展、NBS-LRR类蛋白质介导的信号传递途径以及目前研究中存在的问题进行了介绍。     

水稻稻瘟病抗性研究与展望

稻瘟病是造成水稻(Oryza sativa L.)减产危害最严重的病害之一。为了发掘、鉴定和筛选水稻抗性种质资源,有效利用抗病的水稻品种来抑制稻瘟病的发生,解决水稻生产的障碍并掌握抗性种质资源的抗瘟基因及其分布,从水稻抗稻瘟病基因的抗性鉴定、抗性资源的筛选与利用、抗性遗传规律及抗病基因定位4个方面,对水稻稻瘟病抗性的研究进展进行了综述,为水稻抗稻瘟病资源的收集、选育和抗稻瘟病基因鉴定,加快抗性育种进程提供了理论依据。     

野生稻种质在水稻抗病育种上的研究及应用进展

野生稻是一个重要的基因资源库,包含了水稻各种病害的抗性基因。本文综述了野生稻丰富的抗性资源及其基因的挖掘,以及在水稻育种上的利用研究进展,并对目前存在的突出问题,提出了野生稻种质资源抗病育种的发展建议。     

植物分子抗病机制研究进展

<正>自19世纪40年代末基因对基因假说的诞生就标志着分子生物学手段在植物抗病性研究中奠定了基础。植物抗病基因反映了植物对特体病原体的识别以及植物能否启动防卫反应的能力,抗病基因编码的产物决定了植物是否能识别特异性的病原菌,同时也在对植物防卫反应基因表达有着直接或间接的影响。植物中存在着抗侵染、抗扩展、预成抗性、诱导抗性、结构抗性、生化抗性、过敏性坏死反应和系统获得性抗性等。在1992年第一个抗病     

植物病原真菌CFEM蛋白研究进展

病原真菌在侵染植物过程中,往往分泌效应因子增加致病性或被寄主抗病基因识别激发寄主强烈抗性,因此效应因子在植物-病原物的互作中发挥重要作用。CFEM(Common in Fungal Extracellular Membrane)蛋白是真菌中特有的一类位于细胞外膜的蛋白,往往起效应因子的作用。本文综述了植物病原真菌CFEM蛋白家族的结构特点,在不同物种中的表达和定位,CFEM蛋白对真菌胞内铁吸收和生长发育方面的调控作用,抑制寄主免疫反应和促进真菌寄生的作用机制以及CFEM蛋白起源和进化过程等方面的研究进展,同时对目前CFEM蛋白研究有待阐明的问题进行了讨论并展望了未来的研究方向。本文将有助于人们进一步了解植物-病原真菌互作分子机理以及CFEM蛋白的致病机理,为培育作物抗病品种和制定植物真菌病害防控策略提供参考。     

植物的诱导抗病性研究进展

诱导抗病性就是利用物理的、化学的以及生物的方法预先处理植株,改变植物对病害的反应,使原来感病反应产生局部或系统的抗性。在此,着重从植株诱导处理后发生的一系列生理变化、植物体内多种抗病防卫反应间的相互关系等方面对植物诱导抗病性作了概括性介绍。许多研究表明,植株经诱导物诱导后,体内产生PR蛋白,其过氧化物酶、多酚氧化酶、苯丙氨酸解氨酶、几丁酶活性都大大增加,侵染点周围迅速木质化;在植物的诱导抗病进程中有两套基因先后起作用,即抗病基因和防卫反应基因,抗病基因产物与病菌无毒基因产物有识别作用,从而诱导防卫反应基因表达。     

水稻纹枯病研究进展

水稻纹枯病是世界性三大病害之一。近年来,水稻纹枯病在我国稻区大面积发生,对水稻生产造成了严重的威胁。水稻纹枯病抗性资源的发掘、抗性QTL定位以及抗性相关基因的利用是抗病育种的基础。本文简单介绍了水稻纹枯病的危害以及病原菌的分类与特性,对水稻纹枯病菌的致病机制、抗性种质资源的鉴定、抗性QTL定位以及抗性相关基因的最新研究进展进行了总结,并对未来水稻纹枯病的研究进行了展望,旨在为今后水稻纹枯病抗性育种提供重要参考。     

利用R基因RRS1/RPS4探索水稻原生质体瞬时表达转化体系的研究

[目的]将拟南芥TNL型R基因RRS1/RPS4转入水稻原生质体中,探索瞬时表达转化体系的最佳条件,并分析AtRRS1/AtRPS4对水稻内源ETI下游抗病基因表达的影响,为揭示水稻EDS1是否参与ETI反应途径提供实验依据.[方法]以日本晴两叶一心期幼苗为植物材料,设计不同梯度的PEG浓度(30％、35％、40％)、...     

稻瘟病抗病基因定位及克隆研究进展

稻瘟病是水稻生产中最严重的真菌病害,严重影响着水稻的产量。随着DNA分子标记的不断发展及水稻基因组测序的完成,稻瘟病抗病基因的定位克隆取得了突破性的进展,为稻瘟病抗病机理研究以及稻瘟病抗性育种奠定了重要基础。本文综述了稻瘟病抗病基因定位及克隆的研究进展,对稻瘟病抗病基因的研究成果在实践中的应用提出了展望。     

植物成株抗性的机理研究

植物成株抗性是指植物在苗期不表达而到成株期才表达的抗病性,现已在多种植物对多种病害的抗性中发现这种现象,但目前关于植物不同形式成株抗性的机理研究报道较少。文章从植物成株抗性中的防卫反应、防卫基因和抗病基因等几方面阐述其作用机理,并对其今后的发展作了展望。     

本氏烟半胱氨酸蛋白酶基因家族特征及其在TMV侵染中的功能

【目的】明确抗病毒化合物氯吲哚酰肼（chloroinconazide,CHI）诱导的本氏烟（Nicotiana benthamiana）半胱氨酸蛋白酶（cysteine proteinase,CP）在烟草花叶病毒（tobacco mosaic virus,TMV）侵染过程中的作用及其基因家族特征,为理解茄科作物抗病毒分子机制及化学调控提供理论依据。【方法】利用全基因组策略,从茄科作物基因组数据库Sol Genomics Network中检索获得本氏烟NbCP的全家族基因序列,利用生物信息学分析NbCP基因家族的进化关系、Motif基序及启动子顺式作用元件。根据生物信息分析结果,利用实时荧光定量PCR技术分析TMV侵染后NbCP基因的表达,以此筛选出潜在抗病蛋白。使用烟草脆裂病毒（tobacco rattle virus,TRV）介导的基因沉默技术和马铃薯X病毒（potato virus X,PVX）介导的基因过表达技术验证该关键蛋白对TMV-GFP侵染的影响,结合实时荧光定量PCR手段探索该关键蛋白的抗病毒机制。【结果】NbCP家族共有24个成员,根据其染色体定位命名为NbCP1—NbCP24。进化关系分析表明NbCP分成5个亚家族,其中Group V含有7个NbCP,而Group I仅含2个NbCP;Motif分析表明不同分支NbCP具有相似的motif分布;启动子顺式作用元件分析表明NbCP家族基因受光调控,并且多个NbCP家族基因启动子含有茉莉酸甲酯、水杨酸甲酯、脱落酸、赤霉素和生长素等激素响应元件。结合生物信息学分析,从上述各个亚家族中分别筛选1个关键潜在抗病相关NbCP基因（NbCP8、NbCP12、NbCP13、NbCP18、NbCP22）,并利用实时荧光定量PCR技术分析上述基因在TMV侵染第5天的表达,发现NbCP8表达差异性最大,上升了2.6倍,NbCP8在叶中的表达量最高,其次是茎和根,在花中的表达量最低。TRV介导的NbCP8沉默能显著增加TMV-GFP的侵染,而PVX介导的NbCP8过表达能显著抑制TMV-GFP侵染,表明NbCP8作为植物正调控因子抑制病毒侵染。沉默NbCP8显著抑制了水杨酸信号途径相关基因PR1以及茉莉酸信号途径相关基因MYC2的表达,但对NPR1、COI1以及脱落酸信号途径相关基因ABA1和NCED1的表达无显著影响;而过表达NbCP8则显著提高了PR1以及ABA1的表达,但对NPR1、MYC2、COI1和NCED1的表达无显著影响。【结论】本氏烟NbCP参与了植物胁迫防御,其中NbCP8在抗TMV防御中起显著作用,其分子机制是通过诱导水杨酸信号途径参与抗病防御,研究结果可为茄科作物抗病毒的分子机制提供证据。     

植物PRRs和NLRs介导的免疫信号通路研究进展

植物在生长发育的过程中进化出大量细胞表面和胞内免疫受体以感知病原体侵染相关的各种信号。细胞表面模式受体PRR可以感知病原物模式分子以激活基础免疫，引起活性氧(ROS)快速产生、Ca²⁺内流和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联反应的启动等，从而限制其致病性。病原物为了克服植物的这种免疫反应，通过分泌效应蛋白干扰PRR蛋白的功能及其免疫相关过程，促进病菌致病性。为了应对效应蛋白的致病效应并阻止病害发生，植物进一步进化出胞内核苷酸结合富亮氨酸重复序列受体(NLRs),以感知病原体效应物并启动强烈的特异性免疫反应。长期以来，病原相关分子模式激发的免疫反应(pattern-triggered immunity, PTI)和效应蛋白激发的免疫反应(effector-triggered immunity, ETI)在识别机制及早期信号转导上存在较大差异，被认为是相对独立的2类系统。但是随着植物免疫学研究的广泛和深入，PTI和ETI从相对独立变得交叉模糊，而研究PTI和ETI如何相互作用以抵抗病原体也成为植物免疫学亟需解决的重要科学问题之一。本文以PRRs和NLRs介导的免疫反应...     

mRNA差异显示法分离水稻抗稻瘟病相关cDNA克隆

植物抗病机理非常复杂,最早Flor在对亚麻和亚麻锈病菌(Melampsora lini)互作的遗传规律研究中,提出了基因对基因假说来解释抗病机制[1],即抗病植物遭受病原菌侵袭后之所以产生抗性是由于激活了植物体内的抗病基因,进而通过信号传导链启动植物体内的防御机制.但目前,人们对这一过程的了解还非常少,对于抗稻瘟病分子机理的了解则更少.稻瘟病是水稻常见病,研究抗稻瘟病的分子机制有重要意义,而最关键的一步是筛选到与抗稻瘟病相关的基因.     

黄瓜CC-NBS-LRR家族基因鉴定及在霜霉病和白粉病胁迫下的表达分析

【目的】对黄瓜全基因组的CC-NBS-LRR（CNL）基因家族进行生物信息学和表达模式分析,为深入研究CNL基因家族在黄瓜生长、发育和病害胁迫响应中的功能提供参考。【方法】以拟南芥CNL为参考序列,利用本地Perl语言和Pfam等软件检索黄瓜‘9930’基因组并确定黄瓜CNL基因家族成员。通过ExPASy、GSDS2.0、MEGA、MEME、Tbtools、Mev等工具对黄瓜CNL家族基因进行生物信息学分析。根据转录组数据库、霜霉病菌（Pseudoperonospora cubensis）、白粉病菌（Podosphaera xanthii）接种处理和实时荧光定量PCR技术分析该类基因的表达模式。【结果】从黄瓜全基因组中鉴定得到17个CsCNL,这些基因分布在除1号染色体外的6条染色体上,其编码蛋白与其他植物CNL结构相似,均含有CC、NBS和LRR保守结构域,蛋白质大小介于197—1 148 aa,分子量在22.6—131.3 kD,等电点在5.71—8.38。共线性分析表明其中不存在片段重复和串联重复基因,多物种系统进化关系表明,CsCNL基因家族成员在葫芦科植物之间具有较高的结构和功能相似性。CsCNL启动子中存在多种与抗病相关的顺式作用元件。CsCNL表达具有组织特异性。在接种霜霉病菌2 d和5 d后,Csa3G815400、Csa3G822360和Csa7G420890在抗性品种中均显著上调表达,Csa4G015850在抗性品种中下调表达,在敏感品种中显著性表现不一;在接种白粉病菌2 d和5 d后,Csa2G008000和Csa3G684170在敏感品种中显著上调表达,在抗性品种中显著下调表达;Csa4G016360、Csa7G420890和Csa7G425940在抗性品种中显著上调表达,在敏感品种中表达量无变化或显著下调。【结论】CsCNL家族成员具有组织表达特异性并且多数基因能够响应霜霉病菌和白粉病菌的胁迫。推测Csa3G815400、Csa3G822360和Csa7G420890表达量增加,Csa4G015850表达量减少可诱发抗病黄瓜品种的霜霉病抗病反应;Csa4G016360、Csa7G420890和Csa7G425940表达量增加,Csa2G008000和Csa3G684170表达量减少可诱发抗病黄瓜品种的白粉病抗病反应;而Csa7G420890表达量的增加能同时诱发抗病黄瓜品种的霜霉病和白粉病的抗病反应。     

小麦赤霉病抗性机理研究进展

赤霉病（Fusarium head blight,FHB）是小麦最主要的病害之一,严重影响小麦生产安全和食品安全,研究小麦赤霉病抗性机理对于解决小麦赤霉病这一世界性难题具有重要意义。根据对赤霉病的抗性表现形式,将小麦赤霉病抗性分为五个大类,分别为抗侵入（Type I）、抗扩展（Type II）、籽粒抗感染（Type III）、耐病性（Type Ⅳ）和抗毒素积累（Type V）。小麦赤霉病的抗性机理可以分为形态机制和生理机制,形态抗性机制是被动的,株高、抽穗期、花期长短、花药挤出程度、有芒无芒、穗长、穗密度、颖壳张开程度和穗部蜡质程度等形态特征均可能与赤霉病抗侵染特性有关。细胞学研究表明,病原菌侵染后抗病品种可迅速从细胞结构和生理生化方面产生防卫反应,通过乳突、胞壁沉积物的形成以及木质素、硫堇、富含羟脯氨酸糖蛋白和水解酶类等的增长来协同抵御病菌在体内的扩展。在植物复杂的信号途径中,水杨酸（SA）、茉莉酸（JA）和乙烯（ET）3种信号途径在植物抵御病原菌入侵中的作用最为重要,SA和ET信号途径对小麦赤霉病抗性方面的作用目前还存在一定争议,而JA信号途径在小麦赤霉病抗性中积极作用已经被多数研究者所证实。迄今为止,人类定位了200个以上不同类型的抗赤霉病QTL位点,这些位点分布于所有的小麦染色体,其中的22个QTL位点被不同的作图群体所定位,包括2个定位在3BS和6BS染色体上稳定的抗扩展位点Fhb1和Fhb2,以及2个定位在4B和5A染色体上的抗侵染位点Fhb4和Fhb5。在受到病原菌侵染后,植物会产生一系列复杂的信号途径激活应答反应,诱导抗病相关基因的表达,进而引起蛋白以及代谢水平的变化,抵御病原菌的侵袭,研究表明,病程相关蛋白基因、抗菌肽基因、转录因子基因、脱毒相关蛋白基因以及其他赤霉病抗性相关基因均参与了小麦赤霉病抗性提高的过程。随着生物工程技术和生物信息技术的迅猛发展,将来可利用图位克隆技术分离抗赤霉病主效基因,并在全基因组关联分析和各种组学技术的基础上,从全基因组和基因调控网络水平上研究小麦赤霉病抗性机理,以期在更深层次上理解小麦赤霉病的抗性机理。     

我国小麦条锈病持续控制的策略

 本文总结了近 50年来我国小麦条锈病防治研究的经验 ,根据现代植物病理学理论和持续农业思想 ,科学分析了所存在的问题 ,提出了从提高生产品种抗病基因丰富度和阻断病菌侵染循环着手的控制策略和具体思路。充分利用现有有效抗病基因、发掘利用新的抗病基因、各类抗性兼蓄并用 ,培育多系品种和多基因聚合品种 ,实现生产品种抗病基因多样化 ,抑制病菌新毒性菌系的发展和优势小种的形成。同时 ,在陇南等条锈菌越夏易变菌源基地实施种植结构调整等综合治理措施 ;在条锈菌越夏区和越冬区、其它不同流行区域实施抗病基因合理布局 ,以阻断病菌的侵染循环 ,控制病菌的繁殖、扩散和病害流行。经过不断的努力 ,就可望实现我国小麦条锈病的持续控制 ,从而解决条锈病这一农业持续发展中的重大问题。     

水稻稻瘟病抗性基因研究及应用进展

稻瘟病是水稻生产中最严重的病害之一,严重影响水稻的产量和品质.近年来,越来越多的稻瘟病抗性基因和QTL被鉴定.利用标记辅助选择是抗病育种中实现基因聚合的快速而有效的途径.综述了水稻稻瘟病抗性基因的定位、克隆的研究进展,以及抗稻瘟病基因在分子育种上的应用.     

植物系统性获得抗性及其信号转导途径

 植物系统获得抗性 (SAR) ,是植物受到病原菌侵染后所激发的一种防卫反应。这种反应由植物抗病基因 (R)与病原菌无毒基因 (avr)的相互识别开始 ,由R基因下游的一些基因整合不同的抗病信号 ,通过水杨酸 (SA)将抗病信号传递下去。这一信号途径在SA下游受非诱导免疫 (NIM/NPR)基因的调控 ,激活NPR1可诱导病程相关蛋白 (PR)基因的表达 ,最终建立具有广谱抗性的SAR。SAR信号途径也可由模拟自然信号的化学物质激活 ,这些激活剂的应用是发展绿色化学农药的新思路。