植物抗病基因研究进展

植物抗病基因研究进展赵廷昌袁凤华何礼远（辽宁省农科院玉米所１１０１６１）（中国农科院植保所１０００９４）王克白金铠（沈阳农业大学１１０１６１）植物抗病相关基因，是植物中所有抗病相关因素的编码基因。按照这些基因所编码的因素在抗病反应中作用方式的不同，可...     

蔗糖磷酸合成酶(SPS)基因克隆与表达研究进展

蔗糖是植物中重要的代谢产物,它直接或间接参与多种生理生化反应,研究其含量的变化规律对提高植物生物学产量和增强植物抗逆性具有重要的指导意义。蔗糖磷酸合成酶(SPS)是蔗糖代谢的关键酶之一,它催化蔗糖代谢中的限速反应,SPS基因在分子水平编码调控SPS。研究SPS基因克隆与表达规律是从分子水平揭示蔗糖代谢的基础。本文综述了近年来SPS基因克隆和表达研究进展,并展望了SPS基因的研究前景和应用前景。     

利用晚疫病菌无毒基因瞬时表达技术鉴定马铃薯抗病基因

由Phytophthora infestans引起的晚疫病是马铃薯的毁灭性病害。明确现有马铃薯品种或育种材料含有的晚疫病抗病基因,对于抗病育种和合理利用不同抗病基因防治马铃薯晚疫病具有重要意义。根据"基因对基因"学说,马铃薯无毒基因与抗病基因产物互作会产生典型过敏反应(HR)。理论上利用病原菌无毒基因可以鉴定马铃薯是否含有相应抗病基因。本研究尝试利用农杆菌注射技术,在马铃薯叶片中瞬时表达晚疫病菌无毒基因(Avr),根据过敏反应发生情况,进而推断马铃薯品种/育种材料所含相应抗病基因(R)。研究结果显示:适合马铃薯瞬时表达的农杆菌浓度为0.5(OD600),马铃薯材料农杆菌瞬时表达存在明显的基因型和叶龄依赖性,充分展开的幼嫩叶片适合农杆菌瞬时表达。Avr1,Avr2,Avr3a和Avr4在含有相应抗病基因的马铃薯鉴别寄主上瞬时表达能够产生HR,表明无毒基因注射鉴定结果是可靠的。无毒基因注射鉴定结果与抗病基因特异引物PCR扩增结果在不同基因型材料上有时并不一致,反映了这两种方法各有局限性,若能将这两种方法结合使用,则会提高鉴定结果的准确性。     

根结线虫与寄主植物互作机理的研究进展

根结属(Meloidogyne Gǒldi)线虫必须寄生于寄主植物根系并获取所需的全部营养，才能完成其完整的生活史。此种寄生行为会对植物造成一定的伤害，而寄主植物的反应也会对根结线虫产生显著的影响，从而引发线虫的种种高度专化性适应。寄生过程引起的根结线虫与寄主植物之间的一系列互作反应，包括根结线虫对寄主植物的致病现象，寄主植物的感病反应和抗病反应。根结线虫与寄主的关系是在长期进化过程中形成的。     

利用已知植物R基因对大豆基因组抗病候选基因的预测

用已知的52个抗病基因的全长蛋白质序列在GenBank中对大豆（Glycine max L.）ESTs进行tblastn检索,得到的ESTs具备Score≥100和E-value≤10-10作为侯选的抗病基因同源ESTs (R-gene-like ESTs),利用Phrap软件进行聚类拼接,聚类后的unigene在GenBank数据库中通过Blastx来证实其可能的抗病功能。通过该方法,得到403条与抗病基因同源的ESTs,其中有33个推导编码产物含有NBS-LRR 或TIR-NBS-LRR结构域;102条推导的编码产物含有LRR或PK/LRR结构域;254条推导的编码产物含有PK结构域;其它结构域有14条。证明了应用全长序列进行数据库检索的方法是一种快速高效的基因预测方法,得到的RGA数量多类型丰富,为R基因的克隆提供了一种新思路。     

植物抗病机制与信号传导研究进展

植物抗病分子机制与信号传导途径的研究一直是分子植物病理学关注的热点,近十年来,该领域的研究取得了显著进展。本文主要从植物抗病基因与病原菌无毒基因的分子克隆与结构分析、二者之间互作模型、SA信号传导途径与JA信号传导途径的研究等方面概述了植物抗病机制的研究进展。     

遗传发育所在水稻抗病蛋白引发的防卫信号转导研究中获新发现

抗病蛋白是植物免疫的重要成员,以NLR类蛋白居多,以水稻为例,其基因组中就拥有超过400个编码NLR蛋白的基因,由此可见NLR蛋白对植物免疫的重要性。作为免疫受体,抗病蛋白能引发对多种病原微生物以及昆虫的防卫反应,从而赋予植物对病原小种的免疫性。目前已知的抗病蛋白数量不少,但从病原物被抗病蛋白所识别,到防卫反应的建成,人们对其中的信号转导组分的了解并不多。     

植物的抗病性

每一个从事农艺的工作者都能遇见大量的植物病原菌，但是人们很少了解植物抵抗这些真菌、细菌、病毒和放线菌感染的特殊机制。其中最主要的是植物具有“先天的免疫系统”，即通过植物体中抗病基因（Ｒ）编码的可能受体与病原菌相互识别来实现的。然后引起一系列的细胞反应，最终导致病原菌的死亡。Ｄｅｌｌｅｄｏｎｎｅ（１９９８）和Ｄｕｒｎｅｒ等（１９９８）详尽地阐明了介导这些抗病机制及确保植物持续生产的一些信号转导过程。植物对病原菌感染的反应最初表现为植物感染部位细胞迅速而局部性的坏死，即过敏反应。这是一种编序性细胞死…     

小麦抗病基因工程的研究进展

小麦是世界上重要的粮食作物,但是各种病害严重威胁着小麦的产量和品质。分子生物学和植物分子病理学的发展与应用推进了植物抗病基因工程的发展。抗病基因工程与传统育种方法有机结合,是培育小麦高产、稳产、优质新品种的有效途径。本文从植物抗病反应网络上不同基因的作用方式与利用情况等角度,如抗病基因、防卫基因、信号传导基因、病程相关蛋白基因和病毒依赖性修饰基因等方面,介绍了小麦抗病基因工程的研究进展,并指出存在的问题及可能的解决策略。     

小麦抗病基因工程的研究进展

小麦是世界上重要的粮食作物,但是各种病害严重威胁着小麦的产量和品质.分子生物学和植物分子病理学的发展与应用推进了植物抗病基因工程的发展.抗病基因工程与传统育种方法有机结合,是培育小麦高产、稳产、优质新品种的有效途径.本文从植物抗病反应网络上不同基因的作用方式与利用情况等角度,如抗病基因、防卫基因、信号传导基因、病程相关蛋白基因和病毒依赖性修饰基因等方面,介绍了小麦抗病基因工程的研究进展,并指出存在的问题及可能的解决策略.     

木薯一个假定的NBS类抗病基因的获得及其功能分析

根据已克隆植物NBS类抗病基因的保守结构域设计一对简并引物,以抗细菌性枯萎病木薯种质E1340基因组DNA为模板,通过PCR扩增获得大小约0.5 kb的产物。该产物克隆、测序后比对木薯基因组数据库,分别获取其上下游各1.7 kb和2.0 kb的序列,进行基因预测。预测结果表明,扩增到的序列位于一个预测基因内,该基因命名为SNB1。序列分析表明,该基因编码986 aa,具有NBS类抗病基因的结构特征,是一个假定的抗病基因,可能在木薯抗细菌性枯萎病过程中发挥重要作用。     

水稻稻瘟病抗性基因及稻瘟病菌无毒基因研究进展

稻瘟病是水稻生产上最为重要的病害之一,可引起大幅度减产.水稻—稻瘟病菌互作机制是目前研究植物与病原物互作的模式系统.关于稻瘟病抗性基因、稻瘟病菌无毒基因的研究取得显著进展,为水稻抗稻瘟病分子标记辅助育种、基因工程育种及稻瘟病绿色防治提供了广阔的前景.对稻瘟病菌侵染机制、稻瘟病抗性基因定位与克隆、抗病基因和无毒基因的互作...     

NPR1调控植物抗病机制及功能研究进展

NPR1是植物防御信号转导途径的重要调控因子，是不同形式抗病信号转导途径中的交叉点之一，在系统获得抗性和诱导系统抗性中起核心调控作用。目前对其在系统获得抗性中的调控机制开展了广泛和深入的研究。在多种植物中过表达NPR1基因提高了植物的抗病性。阐述了目前NPR1基因在植物中调节抗病性的作用机制，论述了在植物中转NPR1基因的抗病功能，对今后更加深入全面研究NPR1基因，利用NPR1基因提高植物抗病性进行了展望。     

稻瘟病菌株CH63和TH16杂交组合的遗传图谱构建及无毒基因定位

 测定了CH63和TH16杂交后代（F1代子囊孢子群体）在36个水稻品种上的致病性，依据F1代子囊孢子群体在不同品种上的无毒性/毒性表型和SSR、SCAR和RAPD等分子标记的多态性位点共分离构建了稻瘟病菌的遗传图谱。图谱共有151个标记位点，7个连锁群，全长1038.4 cM。由杂交后代在不同品种上的无毒性/毒性分离鉴定出CH63菌株持有多个无毒基因，在该遗传图谱中初步定位了Avr2 K59、Avr C105TTP1、Avr Zh156、Avr Xuan1641、Avr Xuan6392和Avr C103TTP 6个无毒基因，分别定位在第1、第4和第7染色体上。     

普通小麦抗白粉病基因的染色体定位

给几个小麦品种（系）接种禾谷类白粉病菌小麦专化型生理小种，以鉴定新的抗病基因／等位基因。用对带有已知抗病基因的不同品系反应各异的１３个生理小种进行试验，发现Ｋｏｌｉｂｒｉ、Ｒａｌｌｅ及其它几个欧洲普通小麦的Ｍｌｋ基因是Ｐｍ３位点的等位基因，称为Ｐｍ ３ｄ；澳大利亚小麦老品种Ｗ１５０的抗病性决定于一个单基因，该基因也是Ｐｍ３的等位基因，称为Ｐｍ３ｅ；近源品系Ｍｉｃｈｉｇａｎ Ａｍｂｅｒ／８＾*Ｃｃ携     

一个玉米Mlo基因的电子克隆与生物信息学分析

Mlo基因家族在植物抗病方面有极大的优势,但有些Mlo基因的功能还未知。经序列拼接电子克隆得到1个玉米的Mlo基因,采用生物信息学方法预测分析了编码蛋白的一、二、三级结构,并对其功能进行了预测。结果表明:玉米Mlo基因编码的蛋白有一个保守的DUF1084结构域,此结构域功能在植物中尚未知。生物信息学分析表明,此蛋白很可能是一种类似于G蛋白偶联受体的膜结合转运蛋白而参与到信号传递过程中。     

水稻泛素结合酶基因家族的生物信息学与表达分析

泛素/蛋白酶体系统在植物的生长发育、形态建成和抗病反应等过程中起着重要的作用。近年的研究表明,某些病原菌能够模拟寄主植物泛素/蛋白酶体系统组分,从而达到利用该系统为病原菌服务的目的。泛素结合酶是泛素化反应过程中的第二个酶,对植物泛素/蛋白酶体系统的正常运行不可或缺。已有的研究表明,水稻基因组数据库中存在48个预测的泛素结合酶基因。为了初步揭示这些泛素结合酶基因在植物抗病防御反应中的功能,研究其与植物抗病性的关系。本研究通过生物信息学、RNA-seq和qRT-PCR的方法,分析了水稻泛素结合酶基因家族的特征及其表达模式。系统进化树分析表明,48个水稻泛素结合酶基因可分为3个大组,总共7个亚组。蛋白结构域分析表明,水稻泛素结合酶基因主要由一个泛素结合酶催化结构域组成。电子表达谱分析表明,大多数水稻泛素结合酶基因能被稻瘟病菌诱导表达。启动子区顺式作用元件分析表明,4个抗病相关顺式作用元件和1个过敏性反应相关顺式作用元件在48个水稻泛素结合酶基因的启动子区有很高的分布。稻瘟病菌接种亲和性和非亲和性水稻单基因系的RNA-seq结果表明,处理36h读取到的水稻泛素结合酶基因为44个,其中高表达基因数量超过读取到的泛素结合酶基因总数的50%。qRT-PCR分析结果表明稻瘟病菌的侵染在亲和和非亲和组合中都能诱导部分水稻泛素结合酶基因的表达。在非亲和组合中水稻泛素结合酶基因的表达倾向于受到抑制。     

大麦和小麦抗病性的分子基础研究进展

抗病性是大麦和小麦不可或缺的重要性状。本文介绍了大麦和小麦的抗病分子基础研究进展:从大麦和小麦分离出的抗病基因编码蛋白的结构具有相似性及独特性;从大麦中鉴定、分离出抗病基因介导、激活防御反应所必需的一些附加基因,并发现在双子叶植物与禾谷作物的抗病防御反应中一些信号传导基因具有保守性,有利于对大麦和小麦抗病信号传导途径的理解和同源基因的分离;从大麦和小麦中分离出病原诱导表达的一些防卫基因。本文讨论了利用已克隆的抗病基因结构保守性和比较基因组学进一步分离克隆大麦和小麦抗病基因的潜力与限制以及利用克隆的抗病基因进行生物工程育种的可能性与局限性;还提出了今后发展方向,即不仅将继续深入研究显性单基因的分子机制,还将揭示持久的多基因抗性和广谱的非寄主抗性的分子基础。     

油菜F-box-LRR基因全基因组鉴定与核盘菌诱导应答分析

由核盘菌引起的菌核病是一种重要的真菌性病害,筛选菌核病抗病基因对抗病育种具有重要意义。F-box基因多参与植物抗逆反应,LRR作为抗病基因的重要结构域,在植物抗病防卫中起着重要的作用。本研究通过生物信息学方法在甘蓝型油菜基因组中对F-box-LRR基因进行了全基因组鉴定,基于已发表的中双11组织表达数据以及油菜不同品种中油821（抗病）和Westar（感病）接种核盘菌前后的转录组数据,对可能响应核盘菌诱导的BnF-box-LRR基因进行筛选,并结合荧光定量PCR进行验证。共鉴定到161个BnF-box-LRR基因,从系统进化树上可分为4个亚类（FBXLRR1,FBXLRR2,FBXLRR3和FBXLRR4）,其中第四亚类FBXLRR4在蛋白保守序列分布以及基因结构方面,与其它三个亚类具有较大差异,且与拟南芥参与植物抗逆的同源基因聚为一类,因此推测该分支可能主要参与植物胁迫响应。表达分析表明FBXLRR4家族基因在根和叶中有较高的表达水平,且在核盘菌诱导后具有明显的表达变化,暗示这些基因可能参与油菜菌核病抗性功能。