小麦β-1,3-葡聚糖酶性质及其对小麦根腐离蠕孢菌的抑菌作用

为了明确小麦根腐离蠕孢菌（Bipolaris sorokinianum）侵染小麦后被诱导表达的β-1,3-葡聚糖酶基因所编码的β-1,3-葡聚糖酶的性质及其与抗病性的关系,采用生物信息学的方法对β-1,3-葡聚糖酶的一级结构、信号肽和跨膜结构进行了预测分析。结果表明β-1,3-葡聚糖酶是一种分泌型碱性蛋白酶,主要存在于胞外。将克隆到的β-1,3-葡聚糖酶基因构建成重组质粒并转化大肠杆菌BL21,经IPTG诱导后,分离纯化得到了原核表达的β-1,3-葡聚糖酶,对其在体外对小麦根腐离蠕孢菌生长的抑制作用的研究发现,β-1,3-葡聚糖酶对小麦根腐离蠕孢具较强抑菌活性。     

利用RACE方法克隆小麦β-1,3-葡聚糖酶基因的全长cDNA

【目的】研究小麦抗条锈菌的分子机制,在受条锈菌侵染的非亲和组合小麦叶片中克隆一个新的β-1,3-葡聚糖酶基因全长cDNA。【方法】采用RT-PCR、cDNA末端快速扩增技术(RACE),在感染小麦条锈菌的小麦(水源11)叶片中进行-β1,3-葡聚糖酶基因全长cDNA的扩增。【结果】得到了一个1338 bp-β1,3-葡聚糖酶基因全长cDNA,Genbank上注册号为DQ090946,测序结果和序列生物信息学分析结果表明,其与-β1,3-葡聚糖酶基因gi3757681和gi6782375的同源性分别为94.3%和92.1%。该全长cDNA具有完整的编码框,编码334个氨基酸,Genbank上注册号为AAY96422,与-β1,3-葡聚糖酶CAA77085和AAA32958的同源性分别为95.8%和86.7%。【结论】初步推断此全长cDNA是小麦中编码-β1,3-葡聚糖酶的一个新基因。     

利用外源基因抗小麦根腐病的研究进展

小麦根腐病是严重为害小麦产量的世界性病害之一,在我国东北、西北和华北等麦区广泛分布。小麦根腐菌是多种病原菌复合侵染导致的病害,病菌可寄生也可腐生,适应能力极强。将外源抗病基因转入小麦品种,提高小麦抗性成为提高小麦抗病性的1个重要研究方向。主要从β-1,3-葡聚糖酶基因和PGIP这2个方面,介绍了抗小麦根腐病的研究进展。     

条锈菌诱导的小麦β-1,3-葡聚糖酶基因编码区的克隆及原核表达

为研究小麦与条锈菌互作过程中β-1,3-葡聚糖酶基因的功能,根据小麦β-1,3-葡聚糖酶cDNA全长序列设计合成引物,通过RT-PCR方法获得小麦β-1,3-葡聚糖酶基因编码区,将其克隆至pGEM T-easy Vector,经HindⅢ和BamHⅠ双酶切回收目的片断,并将其定向克隆到pET-32a(+)Vector中构建表达载体GLU-pET-32a(+),转化E.coliBL21(DE3),用IPTG进行诱导表达。结果表明,小麦β-1,3-葡聚糖酶基因在大肠杆菌中得到了高效表达,获得了分子量约为49 ku的融合蛋白,表达量约占菌体总蛋白的19%。最佳诱导条件为:0.3 mmol/LIPTG,37℃诱导4 h。     

小麦伴生对尖孢镰刀菌胁迫下黄瓜防御酶活性及抗性基因表达的影响

以黄瓜为试材，采用盆栽的方式，研究在尖孢镰刀菌胁迫下，小麦伴生对黄瓜叶片抗氧化酶活性及相关抗性基因表达的影响。结果表明，在尖孢镰刀菌胁迫下，小麦伴生处理的黄瓜叶片苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶、β-1,3葡聚糖酶、超氧化物歧化酶活性，整体上均高于对照，均呈先升高后降低的趋势，其中，苯丙氨酸解氨酶、β-1,3葡聚糖酶活性均是在处理后48 h时最高，分别比对照显著增加了30.70%、85.72%;过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性均是在处理后24 h时最高，分别比对照增加113.40%、95.01%,均差异显著。在接种尖孢镰刀菌后，小麦伴生处理的黄瓜叶片POD、SOD、PR1、EIN2基因的相对表达量均是呈先升高后降低的趋势，均是在处理后24 h时相对表达量最高，分别是对照的6.34、2.50、7.39、3.45倍；PAL基因相对表达量在处理后48 h达到最高，是对照的4.57倍；LOX基因相对表达量在120 h时是对照的11.15倍。综上，在尖孢镰刀菌胁迫下，小麦伴生处理提高了黄瓜叶片相关防御酶活性及相关抗性基因的表达，在一定程度上，增加了黄瓜抵抗枯萎病病原菌的能力。     

葡萄β-1,3-葡聚糖酶基因的克隆、序列分析及表达

为验证葡萄β-1,3-葡聚糖酶基因在葡萄抗病防御机制中的作用,本研究以金星无核葡萄叶片为试验材料,采用RT-PCR技术克隆得到1个长度为1 244 bp的葡萄β-1,3-葡聚糖酶基因。采用生物信息学方法对其开放读码框和理化性质进行分析,结果显示,该基因包含1个长度为1 083 bp的完整开放阅读框,编码的蛋白质含360个氨基酸,分子量为89 440,理论等电点为4.83。系统进化分析结果显示,β-1,3-葡聚糖酶基因所编码的氨基酸序列与桃、豌豆和水稻的同源性分别为62.1%、60.8%和33.1%。定量PCR分析结果显示,在霜霉病菌侵染后的72 h内均可诱导该基因的表达,且表达量均高于对照,表明β-1,3-葡聚糖酶基因在葡萄应答霜霉病菌侵染过程中可能发挥一定作用。     

β-1, 3-葡聚糖酶与植物的抗病性

综述了β-1,3-葡聚糖酶在植物抗病性方面的研究进展。β-1,3-葡聚糖酶在体外抑制病原物的生长;病 原物的侵染诱导植物β-1,3-葡聚糖酶活性升高和产生新的β-1,3-葡聚糖酶同工酶,这些高活性的β-1,3-葡聚糖 酶或特异性的同工酶提高了植物的抗病性;组成型表达β-1,3-葡聚糖酶基因的转基因植物,可有效地抵抗病 原物的侵袭。由于β-1,3-葡聚糖酶和病原菌的多样性及其它们在植物体内分布的不同,使得各种β-1,3-葡聚糖 酶在植物抗病性中的作用也不尽一样。     

不同抗性小麦品种受叶锈菌侵染前后防卫酶活性变化研究

对小麦叶锈菌侵染前后2个不同抗性小麦品种叶片中的POD、PPO、PAL、β-1,3-葡聚糖酶4种防卫酶的活性变化进行了研究。结果表明:在接种前,抗病品种的POD和PPO活性均高于感病品种,而抗、感品种间PAL和β-1,3-葡聚糖酶的活性差异不大;接种叶锈菌后抗病品种和感病品种小麦叶片中的4种防御酶活性均高于未接种处理,并且抗病品种接种后PPO活性变化幅度明显高于感病品种;抗病、感病的小麦接种叶锈菌处理与未接种处理的POD、PPO、PAL、β-1,3-葡聚糖酶4种防卫酶的活性均升高,POD、PPO、PAL 3种酶活性在接种后3 d达到峰值,β-1,3-葡聚糖酶在接种后4 d达到峰值;相对于其他防御酶,PAL在测定期内活性变化程度不高,表现平稳。     

新疆小麦黑胚病主要病原的侵染特性研究

[目的]研究新疆小麦黑胚病主要病原的侵染特性.[方法]对采集的新疆小麦样品进行病菌分离鉴定,根据柯赫氏法则,通过田间回接试验,确定引致新疆小麦黑胚病的主要病原菌;并在小麦不同生长时期、不同部位进行病原菌的接种,观察其侵染特性.[结果]确定引致新疆小麦黑胚病的主要病原物是细链格孢[Alternaria tenuis C.G.Nees.]和小麦根腐离蠕孢[Biplaris sorokiniana (Sacc.) Shoem.].两种主要病原物从小麦抽穗期至灌浆盛期均可侵染,以扬花末期和灌浆初期分别为细链格孢和小麦根腐离蠕孢的最适侵染时期,适宜的侵染部位为颖壳和小穗轴.细链格孢全疆都有分布,但在田间接种条件下致病力较小麦根腐离蠕孢弱.两种主要病原菌的萌发侵染方式不同,细链格孢孢子萌发产生附着孢,通过侵入钉侵染植物组织,而小麦根腐离蠕孢孢子则直接通过一端或两端萌发产生菌丝侵入植物组织.[结论]新疆小麦黑胚病的主要病原有两种,细链格孢分布广泛,田间分离率高,而小麦根腐离蠕孢致病力强.两种病原菌的侵染方式及适宜的侵染时期均不同.     

几丁质酶基因和β-1,3-葡聚糖酶基因克隆微生物表达和抑菌效果研究

采用PCR扩增的方法,扩增获得几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的基因,分别将其基因克隆到原核表达载体pET28a(+)上,构建了原核表达载体pETChi和pETGlu。经IPTG诱导后几丁质酶基因和β-1,3-葡聚糖酶基因在大肠杆菌BL21中得到高效表达。通过对连孢(Alternaria alternate)的抑菌实验表明,这两基因的表达产物对此真菌有较强的抵抗能力。     

大豆β-1,3-葡聚糖酶的抑菌活性

为了明确β-1,3-葡聚糖酶与大豆抗疫霉根腐病的关系,测定了大豆叶片β-1,3-葡聚糖酶的活性和对疫霉菌的抑菌作用,结果表明,在接种大豆疫霉菌后48 h β-1,3-葡聚糖酶活性达到峰值,利用接种48 h提取的β-1,3-葡聚糖酶粗酶液进行抑菌试验,发现β-1,3-葡聚糖酶粗酶液对大豆疫霉菌的菌丝生长和孢子萌发有明显的抑制作用.     

玉米弯孢菌叶斑病抗性机制的初步研究

玉米弯孢菌叶斑病菌［Curvularialunata（Wakker）Boed．］侵染不同抗性品种后,寄主叶片防御酶系和PR蛋白活性的变化及叶片汁液对病菌孢子萌发有影响,研究发现：PAL,PO,SOD和β-1,3-葡聚精酶在对弯孢菌叶斑病的抗性中起到一定的作用,尤其是PR蛋白β-1,3-葡聚糖酶活性在抗性机制中发挥更为重要的作用。木质素可能是在病菌侵染初期发挥抗侵入的作用。抗病品种叶片汁液可能含有抑菌物质,病菌侵染有利于刺激这种物质抑菌作用的提高,在抗病品种中更为明显。     

霜霉病菌诱导大白菜几丁质酶和葡聚糖酶基因的表达

以大白菜抗霜霉病菌品种为材料,采用实时定量PCR技术检测接种霜霉病菌(Peronospora parasitica)后几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶基因的表达。结果表明,霜霉病菌接种处理显著诱导了几丁质酶基因在大白菜抗病品种中的表达,但β-1,3-葡聚糖基因的表达却呈现双峰曲线特点,表明这两种基因可能在大白菜对霜霉病抗性中起到了重要作用。     

地衣芽孢杆菌β-1,3-1,4葡聚糖酶基因的克隆及序列分析

β-葡聚糖是以β-1,3和β-1,4混合糖苷键连接形成的D-葡萄糖聚合物,主要存在于单子叶禾本科谷实中.有些微生物会产生降解β-葡聚糖的β-1,3-1,4-葡聚糖酶.将β-葡聚糖酶基因在食品级宿主菌中表达对动物饲料工业具有十分重要的应用价值.实验以地衣芽孢杆菌为材料,提取其总DNA,扩增其β-1,3-1,4葡聚糖酶基因序列,将该片段克隆到pMD 19-T载体进行测序,并将测序结果进行BLAST比对.发现其与GenBank中的两段基因序列具有较高的同源性.     

丁子香酚和接种番茄黄化曲叶病毒对番茄几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性的影响

以番茄品种"江蔬14"为材料,研究喷施丁子香酚和接种番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)对番茄叶片几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性的影响。结果表明:喷施处理后96 h内,200μg/mL丁子香酚能显著提高番茄叶片的几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性,接种TYLCV后,丁子香酚进一步诱导番茄叶片的酶活升高;接种处理的几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性均高于对照未接种处理。说明丁子香酚可以通过诱导几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性升高,从而增强番茄对TYLCV的抗病性。     

基于α-半乳糖苷酶基因为筛选标记的酿酒酵母诱导型表达载体的构建及应用

以α-半乳糖苷酶基因为筛选标记,构建GAL1诱导型启动子介导的酿酒酵母表达载体YGM-α-gal质粒,将枯草芽孢杆菌的β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因克隆到此载体中,构建质粒YGMPA-α-gal,转化宿主酵母后,实现β-1,3-1,4-葡聚糖酶在酿酒酵母中的分泌表达.结果表明:在2%半乳糖诱导下,摇瓶发酵24h后分泌表达的β-葡聚糖酶活性达到411.9U爛mL-1,而在培养60h后,发酵液中α-半乳糖苷酶活性可达64.2U爛mL-1.说明α-半乳糖苷酶基因可用作酿酒酵母表达载体转化的有效筛选标记,为食品级酿酒酵母表达系统的构建提供了新选择.     

核黄素和接种番茄黄化曲叶病毒对番茄几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性的影响

以番茄品种‘1479’为材料,研究喷施核黄素(riboflavin)和接种番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)对番茄叶片几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性的影响。结果表明:喷施处理后96 h内,2.0 mmol·L-1核黄素能显著提高番茄叶片的几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性;接种TYLCV后,核黄素进一步诱导番茄叶片的酶活性显著升高,接种处理的几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性均高于未接种处理。表明核黄素诱导病程相关蛋白酶活性增强与番茄对TYLCV的诱导抗性密切相关。     

多粘类芽孢杆菌CP7β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因的克隆、表达及应用

【目的】克隆多粘类芽孢杆菌(Paenibaccillus polymyxa)CP7的β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因,构建高效表达工程菌株,为CP7菌的抗菌活性组分研究和开发利用以及葡聚糖酶在农业生产中的应用提供理论依据。【方法】通过CP7菌β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因的克隆及原核表达构建工程菌株,采用平板对峙培养和生长速率测定法研究重组酶对供试真菌的生长抑制活性,同时采用体外消化法研究该酶对麦类饲料消化率的影响。【结果】成功克隆目的基因并在原核系统获得高效表达。重组酶蛋白对4种供试真菌菌丝生长具有明显抑制作用,平均抑制率高达40%以上;添加了重组β-1,3-1,4-葡聚糖酶的处理组样品,经体外消化后黏度降低了4.69%(P﹥0.05)。【结论】β-1,3-1,4-葡聚糖酶是CP7菌发酵液中抗真菌活性组分或其中之一,对真菌生长抑制的活性作用提示其可作为农业抗病虫害新型药物进行开发研究;该酶能够有效降低麦类饲料黏度,表明其作为饲料添加剂的开发利用同样具有良好前景。     

河北省小麦根病发生现状及致病病原种类调查

通过对河北省4个不同生态区冬小麦不同生育期进行调查，基本掌握了河北省小麦根病的发生现状，调查表明，根病的发生在不同品种和地区以及同一品种或同一地区不同生育期的表现存在明显差异，分离培养结果表明：该省小麦根病 由多种病原侵染所致。主要致病病原有根腐蠕孢菌，丝核菌，全蚀菌，镰刀菌，链格孢菌等5个属10余种。     

青花菜β-1,3葡聚糖酶基因的克隆、表达分析及其植物表达载体的构建

根据其他植物的β-1,3-葡聚糖酶基因保守域序列设计简并引物,扩增出青花菜β-1,3-葡聚糖酶基因的中心区段,结合5′RACE和3′RACE技术获得该基因的5′端序列和3′端序列,经序列拼接获得1个1 277 bp 的cDNA,在GenBank 中登录号为EF484879,定名为BObg.序列分析结果表明,该cDNA 包含1个1 056 bp的开放阅读框,编码352个氨基酸,其理论上的等电点PI=7.314,相对分子质量为3.892×104,聚类分析显示该序列与已报道的其他植物的β-1,3-葡聚糖酶基因具有较高氨基酸序列同源性.利用未接种和接种霜霉病后不同时期的青花菜植株细胞进行半定量RT-PCR分析,结果表明,该基因在霜霉病接种后48 h优势转录表达,未接种和接种后其他时期都呈低水平转录表达.利用pBI121质粒构建含35S启动子的正义表达载体,酶切图谱和PCR分析结果证明该表达载体构建成功.