西葫芦抗白粉病的生理生化机制

为探讨西葫芦抗白粉病的生理生化机制,以对白粉病抗性差异较大的2个西葫芦品系为材料,在接种白粉病菌后1、3、5、7 d对西葫芦幼苗抗氧化酶活性、光合特性及叶绿体超微结构进行了研究。结果表明:接种白粉病菌处理后,随着时间的延长,两个品系的SOD、POD、CAT和APX的活性均呈现先上升后降低的趋势;抗病品系SQ-71的SOD、POD、CAT和APX的活性均高于或显著高于感病品系SQ-59;接种白粉病菌处理后,随着时间的延长,两个品系叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO_2浓度均呈下降趋势,抗病品系SQ-71的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO_2浓度均高于或显著高于感病品系SQ-59;白粉病接种后,两个品系的叶绿体超微结构均发生变化,在接种7 d后,均出现颗粒状淀粉粒,抗性品系SQ-71的叶绿体形状基本完整,类囊体略微膨胀,基粒、基质片层扭曲程度较少,但感病品系SQ-59叶绿体结构的破坏、叶绿体膨大更加明显,类囊体肿胀程度与基粒、基质片层扭曲程度也更大。     

白粉病菌侵染后小麦叶片蛋白质变化的研究

利用双向电泳技术,分析了高感白粉病和对白粉病表现免疫的2种小麦在接种白粉病菌前后的叶片蛋白的变化。结果表明:无论抗病小麦Pm3b还是易感小麦Chancellor,在白粉菌接种前后,叶片蛋白都有明显变化。都有部分蛋白消失。对于抗病小麦Pm3b,在白粉病菌接种后,在电泳图谱上还发现诱导产生许多新的叶片蛋白。经统计,在白粉菌接种后,抗病小麦Pm3b的叶片诱导产生至少20个新蛋白。推测可能与小麦受白粉病菌诱导后一些抗性蛋白大量表达有关。     

白粉菌侵染Pm21近等基因系的早期蛋白组差异研究

分析接种小麦白粉菌E09后Pm21近等基因系及其亲本叶片的总蛋白质差异,从蛋白质组调控角度揭示Pm21基因抗白粉病的抗病机理。以Pm21近等基因系及其亲本百农3217为试材,显微观察接种后5 d内的叶片表面细胞与白粉菌孢子表型差异;采用非离子去污剂提取总蛋白质,运用双向电泳、质谱分析与数据库检索技术,比较Pm21近等基因系及其亲本接菌第4天后的叶片总蛋白质差异。超显微和显微观察结果表明,12 h后百农3217叶细胞表面与Pm21近等基因系相比褶皱明显;在接菌第2天后,在Pm21近等基因系白粉菌孢子生长明显慢于其亲本表面孢子,且孢子侵入个数较少,不萌发现象较多;在第4天后Pm21近等基因系被侵染叶片细胞出现过敏性反应;通过MALDI-TOF-MS/MS质谱测序和MASCOT软件序列分析,注释了15个表达上调蛋白点;功能分类表明,差异蛋白质分别参与叶绿体光合呼吸作用(40%)、放氧作用(13%)、代谢物合成(20%)、抗病、动力蛋白、运输等生理功能。蛋白质组水平发现,光合呼吸蛋白和叶谷氨酰胺合成酶在Pm21近等基因系感病3～4 h后就大量表达,可能是导致叶片明显变绿原因;叶谷氨酰胺合成酶的增加与光合呼吸蛋白的增加密不可分;光合呼吸蛋白和抗坏血酸过氧化物酶的上调表达为植物体在高H2O2浓度下正常生长提供了保障。另外,β-1,3-葡聚糖苷酶的过量表达也是Pm21基因前期抵御白粉菌侵染有效物质。钾离子通道蛋白可能在抗病防御过程中起到了信号转导的作用。     

利用表达分析和基因沉默方法研究硫代硫酸硫转移酶基因TaTST与小麦抗白粉病反应的关系

硫代硫酸硫转移酶参与植物体内的硫代谢、氰化物的清除以及活性氧的生成与清除,与植物抗病反应密切相关。小麦抗、感白粉病近等基因系材料在接种白粉菌后均诱导表达硫代硫酸硫转移酶基因TaTST,并在接种后0~48 h内呈现2次诱导峰值,分别与白粉菌初次接触识别和附着胞侵入、吸器形成时间相对应,也与2次氧突发时间对应。TaTST在感病材料上的诱导表达水平明显高于在抗病材料上,由此导致的活性氧过度清除可能是导致感病反应的原因之一。TaTST也参与抗病反应过程。利用病毒诱导的基因沉默技术(virus-induced gene silencing, VIGS)创造了TaTST基因沉默的抗病植株。尽管充分发病时间后沉默植株叶片上并未观察到肉眼可见的病斑,但侵染早期白粉菌成功侵入频率的增加和次级菌丝的有限伸长说明TaTST沉默植株抗病水平下降。TaTST沉默导致乳突致密度下降和H₂O₂在细胞内的扩散时间延迟。因此,TaTST可能通过调节活性氧的积累和扩散、乳突的形成等小麦-白粉菌互作早期的寄主细胞反应而参与小麦对白粉菌的抗侵入过程。     

转基因水稻抗坏血酸-谷胱甘肽循环系统对锌镉互作的应答

实验分析了转GST和CAT 1双抗氧化酶基因水稻和非转基因水稻(Oryza sativa L.中花11号)抗坏血酸-谷胱甘肽循环系统在锌、镉及锌镉复合处理条件下的变化。结果显示,在单一镉胁迫下,转基因水稻(T)地上部分的CAT和GST活性都比非转基因水稻(N)的高,而前者的DHAR活性和GSH氧还状态则低于后者的;T根系CAT、APX和GR的活性也高于N的,但其GST、SOD和DHAR的活性则低于N的。单一锌处理时,T地上部分的CAT、GST、DHAR、APX和GR活性及ASA氧还状态都比N的高;其根系CAT和APX的活性也高于N的,但GSH氧还状态则低于后者的。锌和镉复合处理时,T地上部分的CAT和GR活性都比N的高,其SOD和DHAR活性及ASA和GSH氧还状态却低于后者的;T根系的CAT、GST和APX活性都比N的高,而前者的SOD、GR和DHAR活性及GSH氧还状态则比后者的低。转基因水稻和非转基因水稻之间抗坏血酸-谷胱甘肽循环系统变化的差异,可能是外源基因和内源功能相关组分协同作用的结果。     

小麦抗白粉病SSH-cDNA文库中差异基因的表达模式

为了解白粉菌诱导下抗白粉病小麦的抗病机制,构建了白粉菌接种初期的抑制性消减杂交cDNA(SSH-cDNA)文库。从中随机挑取140个阳性克隆进行测序,去除冗余序列和重复序列后,得到94条EST,利用NCBI的BLAST在线序列比对工具对GenBank的蛋白质数据库进行同源性比对及功能分类。结果表明,49个EST与已知功能蛋白同源性较高,主要涉及初级代谢(2%)、能量代谢(24%)、细胞结构(2%)、转录(2%)、蛋白质合成加工与储藏(16%)、转运(4%)、信号转导(4%)和抗病与防御(30%)。经文库比较,筛选出与病程相关蛋白基因同源的EST(Z25-1)和与谷胱甘肽硫转移酶同源的EST(Z440-1),GenBank登录号为EX567369和EX567360。以其EST序列为依据设计引物,通过RT-PCR分析它们在白粉菌诱导下的表达模式,结果该2基因表达存在明显差异。其中,Z25-1在未接种白粉菌时具有一定的表达量,白粉菌侵染后表达量开始上升,侵染72 h时表达量最高,然后下降;Z440-1在未接种时也具有一定的表达量,但在接种初期表达微弱,甚至不表达,24 h后表达开始上升,到72 h时达最高,然后下降。本研究表明,病程相关蛋白和谷胱甘肽硫转移酶属于诱导型表达基因,且参与白粉病抗病反应,在白粉菌诱导72 h时表达量最高。     

水杨酸对节节麦根在水分亏缺下氧化与抗氧化反应的影响

研究分析了水杨酸(SA)对20％聚乙二醇6000(PEG6000)引起节节麦幼苗根中活性氧(ROS)水平和抗氧化酶活性的影响,结果发现,PEG能够显著提高节节麦根中超氧阴离子(O2-)、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)的含量,明显降低超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽还原酶(GR)的活性;SA能明显抑制PEG诱导的MDA和O2-的积累,缓解PEG对SOD、GR和CAT活性的抑制作用,但对APX的活性没有明显影响。这表明SA可能主要通过影响SOD、GR和CAT的活性缓解了水分亏缺对节节麦造成的伤害。     

3个受白粉菌诱导的小麦抗病相关基因的表达分析

小麦白粉病是小麦生产上的重要病害。研究小麦抗白粉病的分子机理,利用抗病基因是控制小麦白粉病的有效途径。此研究根据前期白粉菌诱导后获得的可能与农家小麦品种红蚰麦抗病相关序列的分析结果,合成了几丁质酶,交替氧化酶（Alternative oxidase,AOX）以及MAP激酶（促分裂素原活化蛋白激酶mitogen-activated protein kinases）类似物3个基因的定量PCR引物,实时分析了在白粉菌诱导条件下‘红蚰麦×豫麦13’的F3代纯合抗病植株与感病植株两种互作组合中3个基因的时空表达模式,该研究为揭示‘红蚰麦’抗白粉菌的分子机理提供了依据。     

普通小麦DH155抗白粉病基因的分子作图及应用分子标记辅助选择将其转移

普通小麦品系DH155对白粉病菌表现高抗。为明确DH155所携带抗白粉病基因的遗传方式及与抗病基因连锁SSR标记,利用DH155与高感小麦品系SN2890杂交获得的F2和F2:3群体进行接种鉴定和遗传分析,发现DH155对白粉菌菌株E09的抗性受1对显性基因控制,暂命名为Ml DH155。BSA和分子标记分析结果显示,Ml DH155与SSR标记Xcfd81和Xcfd18连锁。利用已发表的中国春和粗山羊草D基因组序列开发新标记,进一步将Ml DH155定位于标记Xsdau K525和Xsdau K527之间,其遗传距离分别为0.2 c M和0.8 c M。将DH155与感白粉病优良品系HB133-4和旱10杂交,在F2~F4代,结合优良农艺性状选择、分子标记辅助选择和抗白粉病鉴定,获得3个高抗白粉病且农艺性状优异的株系(SDAU2100、SDAU2101和SDAU2102)。利用14个白粉菌菌株对DH155进行苗期接种鉴定表明,DH155对13个菌株表现抗病反应型。这些菌株对DH155的毒力谱与已知抗白粉病基因Pm2相似,但DH155对Bg78-3和Bg44-5菌株的反应型与携带Pm2的Ulka/8*Cc不同。结合本试验结果和Pm2基因的相关报道,推测Ml DH155可能是Pm2或其等位基因。     

小麦Pm21基因调控的白粉菌早期侵染抑制和寄主细胞反应

携带抗白粉病基因Pm21的小麦材料对白粉病免疫,叶片可见坏死斑。苗期人工接种小麦白粉菌(Blumeria graminis f. sp. tritici)和病原侵染初期的细胞学观察表明,在互作位点,携带Pm21基因的抗病材料上表皮细胞乳突形成时间与感病对照差异不明显,但乳突的大小、致密度、持续时间及乳突中H₂O₂染色较对照有明显差异,并由此显著降低白粉菌的侵入频率。抗病材料上发生多次侵染未成功导致白粉菌附着胞畸形。对于少数成功侵入并形成吸器的白粉菌,抗病材料表皮细胞发生过敏性反应,限制白粉菌吸器和二级菌丝的发展。因此,Pm21调控的白粉病抗病反应在细胞水平上表现为细胞壁加固和过敏性反应的发生。     

小麦抗白粉病近等基因系遗传背景的分子标记检测

利用AFLP分子标记技术,对近年来培育的几套近等基因系的遗传背景进行了检测,发现所检测到的遗传多样性主要集中于供体亲本之间,而近等基因系内部已达到很高的遗传一致性;包含Pm4b的近等基因系、包含Pm2/Pm6的近等基因系与轮回亲本遗传上比较接近,其内部选系之间也达到很高的一致性,是理想的近等基因系;发现Pm21中簇毛     

小麦新种质N95175抗白粉病基因的染色体定位

白粉病是影响小麦生产的病害之一。小麦种质N95175对小麦白粉病免疫,为了定位它所携带的抗白粉病基因的染色体位置,对其苗期白粉病抗性进行了遗传分析。4个感白粉病普通小麦品种与N95175杂交,F1对白粉病均表现高抗,F2抗感分离比例均符合期望比例3 1;21个感白粉病普通小麦缺(单)体系与N95175杂交,F1对白粉病均表现高抗,F2白粉病抗感比例除阿勃6AN×N95175组合偏离期望比例3 1外,其余组合均符合期望比例3 1。结果表明,N95175苗期白粉病抗性由位于小麦6A染色体上的1对完全显性基因控制。     

GSH/GSSG对盐胁迫下番茄幼苗谷胱甘肽化修饰和抗氧化系统的影响

以营养液栽培'中蔬四号'番茄(Solanum lycopersicum Mill.)为研究材料,研究不同时期的盐胁迫下叶面喷施5 mmol/L还原型谷胱甘肽(reduced glutathione,GSH)和1 mmol/L γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶抑制剂(inhibitor of gamma-glutamylcyst...     

利用SNP芯片和BSA分析规模化定位小麦抗白粉病基因

规模化定位小麦品种携带的抗白粉病基因对于抗病性种质创新和新品种选育具有重要的意义。本研究采用Illumina Infinium iSelect 90k SNP芯片结合集群分离分析法(bulked segregate analysis,BSA)对36个河南省小麦新品系携带的抗白粉病基因进行了定位。SNP芯片检测表明,在24个小麦品系构建的抗、感池DNA间可检测到一个明显富集的SNP峰,表明其可能携带单一主效抗白粉病基因;在其他12个小麦品系构建的抗、感池DNA间可检测到多个SNP峰,推测其可能含多个抗白粉病基因。有26个小麦品系在2AL染色体上检测到的SNP数目最多,推测其携带位于2AL染色体上的Pm4b抗白粉病基因。开发出与2AL染色体上抗白粉病基因紧密连锁的分子标记Xwggc116,可用于这些小麦品系中抗白粉病基因的分子检测。研究结果表明高通量SNP分析技术平台可以用来规模化定位小麦品种中的抗白粉病基因,明确了河南省抗白粉病小麦品系中携带Pm2、Pm4b、Pm21和新1BL/1RS易位等有限的抗白粉病基因,抗病基因资源非常狭窄,亟需引进新的多样化抗病基因资源,拓宽遗传基础,培育抗病小麦新品种。     

小麦抗/感白粉病近等基因系基因表达差异的研究

采用cDNA-AFLP(cDNA-amplified fragment length polymorphism)技术,对小麦抗白粉病近等基因系Mardler/7*百农3217和百农3217材料的不同处理,于接菌后不同时间点的基因表达进行了表达分析。Mardler/7*百农3217及其感病轮回亲本百农3217在表达上存在差异;利用46对引物在抗/感近等基因系和感病轮回亲本DCINA处理发现283条差异带,对其中42条片段进行克隆测序,同源性分析发现包括信号转导相关的基因片段、与细胞壁的组成和结构相关的基因片段和与过敏性反应相关的基因片段。此研究结果发现其中的一些差异显示片段对小麦的抗白粉病机理的揭示具有重要作用。     

亚精胺预处理对渗透胁迫下小麦幼苗抗氧化能力的影响

以小麦绵农4号幼苗叶片为试材,以－0.6 MPa聚乙二醇-6000(PEG-6000)处理造成渗透胁迫,研究了外源亚精胺（Spd）预处理对小麦相对含水量(RWC)、H₂O₂含量、丙二醛(MDA)含量、电解质渗漏以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的影响。在渗透胁迫处理     

甜瓜白粉病抗性反应中相关防御酶活性变化

在人工接种条件下,通过测定接种后过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、多酚氧化酶(PPO)的活性,研究了甜瓜白粉病抗性反应中相关防御酶活性变化.结果表明,抗、感品种对照的POD、CAT、PPO酶活性无明显差异.接种后,它们的3种酶活性都比对照提高;抗性品种CAT活性高于感病品种;感病品种POD活性高于抗性品种;直到接种后5天,抗病品种PPO活性才超过感病品种,并呈上升趋势.     

甘肃省主要小麦生产品种(系)及抗源材料抗白粉病基因推导分析

选用17个致病力不同的小麦白粉病菌菌系,对64个甘肃省主要生产品种(系)及抗源材料进行了苗期白粉病抗性鉴定,并结合系谱分析推导这些品种(系)所含抗病基因。初步判断陇原932含有Pm5及未知抗病基因;西峰20含有Pm6及未知抗病基因;98保1-2含有Pm8及未知抗病基因;863-13和石7816含有Pm19;天选43等6个品种(系)含有Pm21;兰天13等18个品种(系)对所有供试菌系均表现感病,与其他35个供试品种(系)一致,可能含有未知抗病基因或基因组合。聚类分析支持基因推导结果。