植物系统获得抗病性及其信号调控

植物系统获得抗性是诱导抗性的一种,是植物受到病原物感染后建立的新抗性;水杨酸(SA)是其重要的信号分子;经SA信号转导,可激活NPR1,而NPR1亦可以负反馈调控SA合成;NPR1可进一步与其下游WRKY和TGA等转录因子相互作用,诱导病程相关蛋白基因的表达,最终植物建立了系统获得抗病性;信号分子SA与脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)之间存在复杂的(被)调控平衡关系,从而影响着SAR是否启动。     

海岛棉GbNPR1基因全长cDNA的克隆及其在烟草中的表达

【目的】为棉花抗黄萎病基因工程育种提供新的基因源。【方法】以海岛棉为材料，利用同源序列法和RACE技术克隆海岛棉中SAR途径的主要抗病信号元件NPR1(none expresser of PR gene)的全长cDNA序列。【结果】推导的氨基酸序列与已知NPR1的同源性较低（39%～57%），但在功能区的同源性较高（79.2%），GbNPR1蛋白中含有BTB和锚蛋白重复序列结构域，且在起始密码子上游存在2个W框。在拟南芥中，A.tNPR1起始密码子上游有3个W框，对诱导NPR1的表达和激活NPR1介导的植物防卫反应至关重要，锚蛋白重复序列则是NPR1实现其功能必不可少的。构建了组成型植物表达载体，通过农杆菌介导法导入烟草，转基因植株经PCR和Southern杂交检测，表明目的基因已整合到烟草基因组中。离体叶片接种法对转基因烟草进行抗病性鉴定，表明对烟草赤星病菌（Alternaria alternata）的抗性有明显提高。转基因烟草经T1代遗传分析发现，基因以单拷贝插入。【结论】本研究得到的基因为海岛棉中NPR1的同源基因。     

Cloning and Analysis of Full-Length cDNA of PumNPR1 Gene from Pyrus ussuriensis Maxim

The purpose of this study is to find a new gene resource for the researches of molecular breeding of Rosaceae plants disease-resistance. Pyrus ussuriensis Maxim is used as a starting material to clone the full-length cDNA of NPR1（nonexpressor of pathogenesis- related genes 1） which is a key regulator in SA （salicylic acid）-mediated systemic acquired resistance （SAR） by homologous cloning and RACE techniques. The length of the cDNA sequence was 1 767 bp, the ORF was 1 761 bp, it coded 586 amino acids, pi=5.58, the relative molecular weight was 65.009 ku, contained 19 kinds of amino acids, and had full BTB/POZ and ANK domains. Compared the homology of NPR1 gene in GenBank database, the homology with Pyrus pyrifolia, Arabidopsis thaliana, Nicotiana tabacum, Lycopersicon esculentum, Oryza sativa, Helianthus annuus were 98%, 62%, 68%, 65%, 57%, 63%. The homology offunctional area were 99%, 78%, 82%, 79%, 74%, 77%. This NPR1 gene was considered as homologic gene of Pyrus ussuriensis Maxim and named PumNPR1.     

金针菇JA/SA信号通路基因鉴定及其对外源JA/SA应答

本研究鉴定了金针菇茉莉酸(JA)信号通路的4个关键基因:COI1、PDF1.2、MYC2-1、MYC2-2与水杨酸(SA)信号通路的4个关键基因:PR1-1、PR1-2、NPR1-1、NPR1-2。NBT染色法和荧光定量结果表明,金针菇JA/SA信号通路可应答外源JA/SA,50μmol·L~(-1)外源JA和500μmol·L~(-1)外源SA处理金针菇菌丝12h可显著提高JA/SA信号通路基因的转录水平,基因PDF1.2响应JA诱导最明显,可作为JA信号通路标记基因;JA/SA信号转导途径间存在协同或拮抗作用:SA信号转导通路中NPR1蛋白对JA信号转导通路中PDF1.2基因表达有抑制作用,外源JA/SA的相对浓度决定其作用的强弱。     

大麦TILLING体系在抗病基因研究中的应用

基因组靶向定位诱导损伤技术(Targeting Induced Local Lesions In Genomes,TILLING)是在化学诱变和PCR定向筛选基础上发展起来的检测点突变的反向遗传学研究方法,在多种重要农作物上都有应用。本研究使用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(Ethyl methane sulfonate,EMS)处理大麦品种‘Tamalpais’,获得了2154个M2株系,同时开发了基于芹菜内切酶CEL I(celery juice extract)的酶切筛选体系。针对植物水杨酸抗病途径相关的两个重要基因EDR1和NPR1,检测到5个M2突变株系。序列分析表明,2个突变发生在内含子、1个NPR1基因的同义突变、2个EDR1基因的错义突变(His351Tyr和Pro556Ser)。本项研究为麦类作物反向遗传学研究奠定了基础。     

水杨酸介导的植物系统获得抗性信号的传导途径

水杨酸(SA)是植物系统获得抗性(SAR)所必需的内源信号分子,在介导SAR的信号传导中起着十分重要的作用,这一点已经在烟草、黄瓜和拟南芥等植物中得到证实。水杨酸结合蛋白(SABP)与过氧化氢酶的活性相似,其与SA结合能抑制过氧化氢酶的活性,使植物细胞中过氧化氢水平升高,促使SAR的产生。病程相关基因非表达子1(NPR1)是在SAR信号转导途径中的关键性调控因子。     

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。     

植物TGA转录因子研究进展

TGA基因家族是bZIP转录因子家族中十分重要的一组,其能够与靶基因启动子上的as-1区域相结合,激活或抑制下游靶标基因的转录,从而调控植株抗性或花器官发育。自烟草中首个TGA基因被鉴定以来,从拟南芥、水稻和苹果等多个物种中均有该家族基因被分离和鉴定出来。拟南芥基因组中共有10个TGA转录因子,依据其序列相似性可将其分为5组（Ⅰ组包含TGA1与TGA4;TGA2、TGA5与TGA6组成第Ⅱ组;TGA3与TGA7组成第Ⅲ组;TGA9和TGA10构成第Ⅳ组;PAN为第Ⅴ组）。其中Ⅰ、Ⅱ与Ⅲ组成员广泛参与植株的抗病反应。酵母双杂交和pull-down等结果显示,TGA1-TGA7均可与水杨酸信号途径关键调节因子NPR1相互作用。EMSA结果表明,这种相互作用能够促进TGA对下游PR1启动子的结合并上调其表达,提高植株抗病性。但这3组基因在植物基础抗性与系统获得抗性中的作用有所不同：tga3突变体对病菌的基础抗性存在缺陷,但植株诱导抗性却并不受影响;TGA1与TGA4对基础抗性和系统抗性均有一定影响;TGA2、TGA5与TGA6之间存在功能冗余,仅tga2/5/6三突变体才表现出与npr1突变体类似的系统获得性抗性缺乏的表型。酵母双杂交筛选发现：Ⅱ组TGA能够与谷氧还蛋白GRX480相互作用并介导SA对JA途径标记基因的抑制作用,同时,该组蛋白还能够与GRAS家族蛋白SCL14相互作用,增强下游CYP81D11与GSTU7等解毒相关基因的表达,以一种不依赖于NPR1的信号途径提高植物对外源化学物质毒害的耐性。此外,tga1/4双突变体与nrt2.1/2.2双突变体的初生根和侧生根生长在低氮条件下较野生型显著下降,ChIP和酵母单杂交结果显示,TGA1能够与硝酸盐转运蛋白基因NRT2.1及NRT2.2的启动子相互结合,通过调节这两个基因的表达来调节植物的氮响应。而TGA3在镉长距离运输中发挥重要作用。Ⅳ与Ⅴ组成员在调控花器官发育中具有重要作用。tga9/10表现出与roxy1/2双突变体类似的花药发育缺陷的表型;PAN能够与NPR1类蛋白BOP1和BOP2相互作用,并且pan与bop1/2双突变体均可表现出5枚萼片的表型,暗示花发育与抗病可能具有类似的信号调节机制。在文章最后介绍了翻译后修饰对TGA功能的影响,并对TGA未来的研究方向进行了探讨,以期为该领域研究者提供参考。     

Systemic acquired resistance,NPR1, and pathogenesis-related genes in wheat and barley

In Arabidopsis, systemic acquired resistance (SAR) is established beyond the initial infection by a pathogen or is directly induced by treatment with salicylic acid (SA) or its functional analogs, 2,6-dichloroisonicotinic acid (INA) and benzothiadiazole (BTH). NPR1 protein is considered the master regulator of SAR in both SA signal sensing and transduction. In wheat (Triticum aestivum) and barley (Hordeum vulgare), both pathogen infection and BTH treatment can induce broad-spectrum resistance to various diseases, including powdery mildew, leaf rust, Fusarium head blight, etc. However, three different types of SAR-like responses including acquired resistance (AR), systemic immunity (SI), and BTH-induced resistance (BIR) seem to be achieved by activating different gene pathways. Recent research on wheat and barley NPR1 homologs in AR and SI has provided the initial clue for understanding the mechanism of SAR in these two plant species. In this review, the specific features of AR, SI, and BIR in wheat and barley were summarized and compared with that of SAR in model plants of Arabidopsis and rice. Research updates on downstream genes of SAR, including pathogenesis-related (PR) and BTH-induced genes, were highlighted.     

植物系统获得性抗性研究进展

植物系统获得性抗性(Systemic Acquired Resistance,SAR)是一种能够诱导植物持续抵御病原微生物侵害的一种防御机制。SAR需要信号分子水杨酸(Salicylic Acid,SA)参与,并与能够提高抗性的病程相关蛋白(PR)的积累有关。通过对模式植物拟南芥的研究发现,异分支酸合成酶途径是合成SA的主要途径。正调控因子NPR1与转录因子TGA相互作用,诱导防卫基因表达,进而激发SAR反应。最新研究表明,脂质分子有可能是SAR反应中的移动信号分子。这些研究结果有助于进一步了解SAR反应。     

金银花净光合速率日变化及其对光合有效辐射响应的数学模型

[目的]为生产实践提供理论依据。[方法]以金银花为材料,采用便携式光合测定系统,研究其净光合速率日变化及其对光合有效辐射响应的数学模型。[结果]与多数其他G3植物一样,金银花净光合速率日变化曲线呈双峰型,但在具体达到峰值的时间上与前人的结果有差异;金银花净光合速率对光合有效辐射的响应可用对数、线性、二项式3种数学函数来描述,但以二项式描述更确切;根据前面得到的二项式方程,计算出了金银花的光饱和点为1086．3μmol／（m^2·s）。[结论]金银花净光合速率日变化曲线呈双峰型,其净光合速率对光合有效辐射的响应以二项式描述较准确。‘     

C型尿钠肽在动物卵巢表达及对生殖机能影响的研究进展

C型尿钠肽（C-type natriuretic peptide, Cnp）为尿钠肽家族成员之一,广泛分布于动物大脑、肾脏、心脏及血管等组织,具有维持心血管系统功能稳态、调控细胞增殖及促进骨骼生长等功能。普遍认为哺乳动物有3种钠尿肽受体(Natriuretic peptide receptor, NPR) ：NPR1,NPR2和NPR3。Cnp主要通过结合NPR2受体激活下游信号通路,发挥生物学作用。Cnp信号传导通路的组成成分主要包括：配体（Cnp）、跨膜受体（NPR2）及cGMP等。当Cnp分子与跨膜受体NPR2结合后,使受体的激酶同型区域（kinase homology domain, KHD）构象发生变化,进而激活鸟苷酸环化酶,将GTP转化为cGMP后激活下游信号通路。目前,许多研究表明Cnp及受体在雌性动物卵巢上表达模式相似,Cnp主要在卵泡壁层颗粒细胞上表达,NPR2受体主要在卵丘颗粒细胞上表达。另外,动物体内卵泡生长期间,Cnp和受体Npr2表达受激素调控,FSH通过雌激素介导促进卵泡颗粒细胞Cnp和受体Npr2表达;同时卵母细胞通过分泌卵母细胞分泌因子促进了颗粒细胞Npr2表达。LH可能通过表皮生长因子信号通路降低卵泡颗粒细胞Cnp和受体Npr2表达。值得注意的是,研究表明Cnp与FSH功能类似能够促进动物卵泡发育,有利于卵丘颗粒细胞的形成,并能诱导一些与卵泡成熟和类固醇合成相关的颗粒细胞基因表达,揭示卵泡颗粒细胞分泌的Cnp与FSH具有类似的功能,作用于颗粒细胞上的受体分别经由cGMP和cAMP的信号通路影响颗粒细胞基因表达,刺激卵泡生长,促进卵母细胞成熟。另外,近年研究揭示Cnp是动物体内维持卵母细胞减数分裂阻滞的关键物质,卵泡壁层颗粒细胞分泌的Cnp,作用于卵丘颗粒细胞上的受体NPR2,激活鸟甘酸环化酶后将cGTP转化为cGMP,cGMP进入卵母细胞后抑制磷酸二酯酶phosphodiesterase, PDE)的活性,维持卵母细胞内高水平的cAMP,卵母细胞内高水平的cAMP通过激活蛋白激酶A（protein kinase A, PKA）使成熟促进因子（maturation promoting factor, MPF）的催化亚基磷酸化,进而抑制MPF的活性、维持减数分裂阻滞,但对裸卵没有影响,说明Cnp通过作用卵丘颗粒细胞间接影响卵母细胞减数分裂成熟。此外,研究表明Cnp体外前处理卵丘卵母细胞复合体,有利于卵母细胞胞质成熟,提高了成熟受精后的发育能力。综上,动物体内卵泡生长期间,卵巢内产生的Cnp可能通过影响颗粒细胞的正常功能,在维持卵母细胞减数分裂阻滞的同时促进胞质成熟,保证成熟受精后具有较高的发育能力。基于此,Cnp在用作生理性的减数分裂阻滞剂增强家畜卵母细胞体外发育方面将具有重要的应用前景。因此,论文综述了Cnp结构、信号转导通路、在动物卵巢上表达及对卵巢生殖机能的影响。     

不同类型植物净光合速率的日变化及其对光合有效辐射响应数学模型研究

以金银花、马铃薯和苎麻为材料,研究了药材植物、粮蔬兼用植物和纤维类经济植物的净光合速率日变化情况及其对光合有效辐射响应的数学模型.结果表明:金银花、马铃薯和苎麻3种植物的净光合速率日变化曲线呈双峰型.且均为第1个峰持续时间较短、第2个峰持续时间很长,净光合速率日变化趋势第1个峰期间金银花与苎麻比较一致,而第2个峰期间马铃薯与苎麻比较一致;此外,3种植物的净光合速率对光合有效辐射的响应可用对数、线性、二项式等数学函数来描述,但以二项式描述更确切,依据各供试植物的二项式方程计算出光饱和点金银花为1 086.3 μmol/m2·s、马铃薯为1 160 μmol/m2·s、苎麻为1 141 μmol/m2·s.     

植物激活蛋白对水稻抗性相关基因转录水平的影响

 在cDNA芯片分析结果的基础上，对从交链孢真菌（Alternaria spp.）中提取的新型植物激活蛋白对水稻抗病相关基因转录水平的影响进行了研究，同时检测了抗病防御相关酶活性和稻瘟菌抗性的变化。结果表明，水稻幼苗经 2 g·ml-1激活蛋白喷雾处理后，NPR1基因从第天时转录水平开始提高，第3天和5天时转录活性继续增强；EIN2基因的转录在第1天、3天时转录水平显著提高，第5天时又有所回复，但仍高于对照；CTR1的转录在第1天时虽无影响，但第3天和第5天转录水平明显降低，而PR4 的转录在各检测时段均未表现明显变化。5 d后叶片的稻瘟菌病情指数和平均每叶病斑数开始显著降低，14 d时对稻瘟菌的诱抗效果最为明显。叶片苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性在处理后1 d迅速增加，7 d和9 d时活性增加达到高峰期； -1,3-葡聚糖酶活性在处理后3 d开始增加，5 d时增幅最大，随后增幅降低，14 d时略低于对照水平；几丁质酶活性在处理后前3 d低于对照，5 d后活性平稳增加，14 d时降至略低于对照的水平。     

外源GSNO对NaCl胁迫下番茄幼苗生长及光合特性的影响

【目的】研究NaCl胁迫下外源GSNO(NO供体)对番茄幼苗生长的调节作用。【方法】以中蔬4号番茄为材料,通过对100 mmol/L NaCl胁迫下番茄幼苗分别喷施0.1 mmol/L GSNO(NO供体)(NG处理)、0.05 mmol/L cPTIO(NO清除剂)(NP处理)、0.1 mmol/L GSNO+0.05 mmol/L cPTIO (NGP处理),研究外源GSNO对NaCl胁迫下番茄幼苗生长及其盐适应性的调控作用。【结果】NaCl胁迫下施用GSNO的番茄幼苗生长情况明显好转,叶绿素含量和最大光化学效率(Fv/Fm)提高,Rubisco初始活性和总活性提高,卡尔文循环相关酶Rubisco活化酶(RCA)、磷酸甘油酸激酶(PGK)、磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)、景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶(SBPase)和果糖-1,6-二磷酸酶(FBPase)的活性提高。【结论】外源GSNO对NaCl胁迫下番茄幼苗生长不良和光合作用降低有缓解作用。     

CmWRKY15-1通过水杨酸信号通路调控菊花白色锈病抗性

[目的]菊花白色锈病是菊花重要病害之一,严重影响其观赏品质.分析CmWRKY15-1在菊花抗白色锈病中的功能及防卫机制,为利用分子育种解决菊花产业中白色锈病病害问题提供借鉴.[方法]以菊花白色锈病抗病品种'黄莺'为试验材料,构建CmWRKY15-1过表达载体与干扰载体,通过农杆菌介导法转化菊花,分别获得超表达与沉默植株...