水稻悬浮细胞中稻瘟菌激发子诱导性受体类似激酶cDNA的克隆及特征分析

采用改进的差异显示方法由稻瘟菌激发子处理的水稻悬浮培养细胞中得到７个诱导表达的蛋白激酶 ｃＤＮＡ 片段。为获得这些蛋白激酶的编码全长序列,构建了稻瘟菌激发子处理的水稻细胞ｃＤＮＡ 文库。以上述一个 ｃＤＮＡ 片段作为探针筛选文库,得到一个含有完整阅读框的 ｃＤＮＡ 克隆ＯｓＥＰＫ１。分析ＯｓＥＰＫ１的推定氨基酸序列的结果表明：它由Ｎ 端信号肽、胞外区域、跨膜结构和胞内蛋白激酶结构域等几部分组成,可能为一受体类似蛋白激酶。对比 ＯｓＥＰＫ１与其它植物受体类似蛋白激酶在胞外区域的相似性,结果显示ＯｓＥＰＫ１与小麦叶锈激酶家族同源性较高,推测它们可能属于同一类植物受体类似蛋白激酶。此外,ｎｏｒｔｈｅｒｎ 杂交显示,ＯｓＥＰＫ１可由稻瘟菌激发子迅速瞬时诱导,因而它的诱导可能也是水稻对稻瘟菌侵染做出的一种早期防卫反应。     

稻瘟菌激发子CSB I专化性及相关性质研究

 以一套水稻抗稻瘟病近等基因系为材料,接种稻瘟菌(Magnaporthe grisea)细胞壁来源的糖蛋白激发子CSB I,其诱导植保素的积累在高度非亲和性互作水稻远高于亲和性互作水稻;研究同时表明,CSB I可专化性诱导完全非亲和性互作和高度非亲和性互作水稻的过敏性坏死反应;表明该激发子具有小种-品种专化性。经热、胰蛋白酶和过碘酸钠处理后的生物活性检测结果表明,CSB I的活性位点为糖基部分。经pH稳定性检测,CSB I在酸性及相对弱碱性条件下较稳定;而在强碱性条件下,激发子活性下降较多,甚至完全丧失。对CSB I诱导活性的有效浓度测定表明,激发子诱导水稻叶片酶活性升高的最低有效浓度为0.07~0.70 nmol/L。     

不同抗逆诱导剂对水稻细胞PBZ 1 基因表达的影响

以水稻品种中花8号的悬浮细胞为试材,分别研究了真菌激发子和盐激发子对用稻瘟灵(IPT)和脱落酸(ABA)预处理24 h的水稻悬浮细胞中PBZ 1 基因表达的影响。结果发现:单独用IPT、ABA处理可以诱导细胞中PBZ 1 基因表达;只用真菌激发子和盐激发子处理的细胞中也可以检测到PBZ 1 基因的表达,但两种激发子对PBZ 1 基因表达的影响不同,在真菌激发子处理后的0~3 h之间PBZ 1 基因表达逐渐增强,而在盐激发子处理后的0~3 h之间则呈现逐渐减弱的趋势,到第3 h就检测不到了;用IPT预处理24 h后,再分别用真菌激发子和盐激发子诱导,水稻细胞中PBZ 1 基因表达强度都显著高于单独用IPT处理的细胞,而且在处理后的第0.5~3 h期间一直保持较强的表达;ABA＋盐激发子处理使细胞中PBZ 1 基因表达推迟且短暂,只在处理后第1~2 h之间可检测到,ABA＋真菌激发子处理使细胞中PBZ 1 基因在0.5~3 h期间一直保持较强的表达,明显强于单独用ABA处理的细胞。可见,IPT和ABA都可以诱导抗病基因PBZ 1 的表达,PBZ 1 基因也可由盐激发子诱导表达,说明PBZ 1 基因对除病害以外的非生物逆境也有积极的作用。     

稻瘟菌GP66激发子诱导的水稻膜脂过氧化及其保护酶活性变化

 以抗稻瘟病水稻近等基因系C101LAC及背景品系CO39为材料,研究稻瘟菌(Magnaporthe grisea)来源的GP66激发子诱导的水稻膜脂过氧化及保护酶活性变化.结果表明,激发子诱导非亲和性互作水稻超氧阴离子(O₂^·)积累和脂氧合酶(LOX)活性在早期明显高于亲和性互作水稻;O₂^·积累和LOX活性的升高进而导致了非亲和性互作水稻的膜脂过氧化,其相对电导率及丙二醛(MDA)含量出现的高峰期和强度也明显要早和高于亲和性互作水稻.超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性均趋于下降,不同亲和性互作水稻间的变化则不明显;非亲和性互作水稻过氧化物酶(POD)活性则在激发子诱导早期明显高于亲和性互作水稻,可能与其参与其它抗性有关.这些结果表明膜脂过氧化的发生是激发子诱导水稻抗性的主要生理机制之一.     

棉疫病菌90kD胞外蛋白激发子诱导烟草过敏性反应的研究

 就棉疫病菌90 kD胞外蛋白激发子诱导烟草过敏反应(HR)过程中细胞死亡和防卫反应酶系活性变化及病程相关蛋白PR5的诱导进行研究。结果是,以10 nmol/L激发子溶液注射处理W38烟草叶片,HR枯斑周围5 mm宽组织在UV光下呈现蓝色荧光,对处理部位进行Evans blue染色测定结果是至20 h处理部位细胞全部死亡;激发子可诱导烟草防卫反应中苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性提高;可快速诱导PR5基因的转录。上述结果表明90 kD蛋白激发子可诱发烟草的细胞死亡、苯丙烷代谢和PR基因的表达等多条信号途径。     

水稻VQ37基因的克隆及其在病原侵染下的表达

 VQ蛋白作为转录辅助蛋白,在植物的生长、发育和抗逆等生理过程中发挥重要的调节功能。本研究采用RT-PCR从水稻叶片中克隆了VQ37基因的完整cDNA序列。VQ37 cDNA长622 bp,具有长为546 bp的完整开放读码框,编码蛋白质长181个氨基酸,具有FxxxVHxVTG的VQ基序变体。系统进化分析表明,水稻VQ37与短花药野生稻(Oryza brachyantha)、大麦(Hordeum vulgare)和Dichanthelium oligosanthes等禾本科植物亲缘关系近;除水稻旁系同源物VQ39外,VQ37与短花药野生稻中的XP 015699121亲缘关系最近。原生质体瞬间表达实验证实VQ37定位在细胞核中。荧光定量PCR分析显示,VQ37基因的组织特异性表达和诱导表达结果与启动子顺式元件预测基本一致。VQ37在叶片中的表达丰度最高,其次是叶鞘、茎、穗、根和花,在胚和胚乳中无表达。VQ37受纹枯病菌(Rhizoctonia solani)和稻瘟病菌(Magnaporthe oryza)显著诱导,而不受白叶枯细菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae)诱导;与此一致的是,VQ37受真菌病原相关模式(PAMP)分子几丁质寡糖快速诱导,而不受细菌鞭毛蛋白flg22影响。茉莉酸甲酯和乙烯利能显著诱导VQ37的表达,而水杨酸对其表达无明显影响。上述结果提示,VQ37可能调控水稻对稻瘟病菌和纹枯病菌防御反应,这种调节作用可能依赖于茉莉酸/乙烯介导的信号途径,而与水杨酸信号途径无关。该研究为阐释水稻VQ37基因在水稻抗病反应中的调节功能提供了基础。     

表达的hrmA蛋白质具有诱导水稻细胞产生防卫反应的活性

 将丁香假单胞菌hrmA基因构建到原核表达载体pET 29中,得到重组载体pET hrmA。将重组载体转化大肠杆菌BL21(DE3),经IPTG诱导,获得了以包含体形式存在的融合蛋白。复性的融合蛋白能诱导水稻悬浮细胞的活性氧迸发,处理20min后达到峰值。Northern杂交结果表明hrmA蛋白能显著地诱导PBZ1基因在水稻悬浮细胞中表达,在所观察的时间内PBZ1基因表达丰度随处理时间延长而增加,用hrmA处理水稻植株,诱导了PAL基因的表达。实验结果表明hrmA融合蛋白具有激活水稻细胞防卫反应的活性。     

稻瘟菌激发子CSBI专化性及相关性质研究

以一套水稻抗稻瘟病近等基因系为材料 ,接种稻瘟菌 ( Magnaporthe grisea)细胞壁来源的糖蛋白激发子 CSBI,其诱导植保素的积累在高度非亲和性互作水稻远高于亲和性互作水稻 ;研究同时表明 ,CSBI可专化性诱导完全非亲和性互作和高度非亲和性互作水稻的过敏性坏死反应 ;表明该激发子具有小种 -品种专化性。经热、胰蛋白酶和过碘酸钠处理后的生物活性检测结果表明 ,CSBI的活性位点为糖基部分。经 p H稳定性检测 ,CSBI在酸性及相对弱碱性条件下较稳定 ;而在强碱性条件下 ,激发子活性下降较多 ,甚至完全丧失。对 CSBI诱导活性的有效浓度测定表明 ,激发子诱导水稻叶片酶活性升高的最低有效浓度为 0 .0 7～ 0 .70 nmol/L。     

棉疫病菌90kD胞外蛋白激发子生物活性与稳定性研究

 对棉疫病菌(Phytophthora boehmeriae Saw.)90 kD胞外蛋白激发子的生物活性与稳定性进行了研究。用不同浓度的激发子处理烟叶测定其诱发过敏反应的有效浓度,结果是所测定的0.5~100 nmol/L各浓度均可诱发过敏反应,但100 pmol/L不能诱发过敏反应,表明该激发子诱导烟草产生过敏反应的最低有效浓度在100 pmol/L~0.5 nmol/L之间。该激发子可诱导不同烟草(Nicotiana tabacum L.)品种产生过敏反应,但不能诱导辣椒(Capsicum annuum L.)和茄子(Solanum melongena L.)等茄科作物及棉花(Gossypium arboreum Linn.)发生过敏反应,初步表明该激发子诱导植物发生过敏反应具有一定的专化性。以10 nmol/L激发子溶液处理烟叶后分别于第0、24、48和72 h接种烟草疫霉(Phytophthora nicotianae),结果证明该激发子可以诱导烟草产生抗性反应,其抗性以处理后立即接种烟草疫霉为最强,接种后48h防效达68%,以后随时间的延长逐渐减弱。激发子分别经p H值2~14的水溶液25℃处理30 min,或分别经4、25、60和100℃处理5 min仍能诱发过敏反应,但是经蛋白酶K处理后不能诱发过敏反应。表明该激发子对酸、碱和温度不敏感,但对蛋白酶K敏感。     

一株具有防治水稻条斑病潜力的高地芽胞杆菌181-7

 水稻条斑病(Bacterial leaf streak, BLS)由稻黄单胞菌种下的致病变种条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzicola, Xoc)侵染引起,已成为我国南方水稻种植区的一个重要病害。为了筛选防治BLS的生防细菌,本研究以Xoc的模式菌株RS105为靶标菌,采用平板稀释和抑菌圈法,从辣椒根际土壤中分离筛选到具有拮抗活性的菌株181-7。通过形态学、生理生化特征以及16S rRNA序列分析鉴定该菌株为高地芽胞杆菌,命名为Bacillus altitudinis 181-7。针对14种植物病原细菌和3种病原真菌的拮抗谱试验发现,181-7对Xoc和水稻白叶枯病菌(X. oryzae pv. oryzae, Xoo)表现特异性的拮抗作用,对禾谷镰刀菌也具有较明显的抑制作用。基因组信息显示,181-7携带一个环状的质粒,含有3 826个开放阅读框,含有涉及抗真菌、抗逆、诱导植物抗性和促进植物生长等特性的相关基因。AntiSMASH的分析显示,181-7含有地衣杆菌素(lichenysin)、丰原素(fengycin)、菌溶素(bacilysin)、细菌素(bacteriocin)以及噬铁素等抑菌活性代谢产物。温室的初步试验结果显示,在感病水稻品种‘原丰早'上, 181-7对Xoc在水稻叶片上引起的水渍症状具有明显的抑制作用。这表明, B. altitudinis 181-7具有防治水稻条斑病的潜力。这些研究为水稻条斑病的生物防治提供了新的微生物资源,也为后续生防机理的探究奠定了理论基础。     

白叶枯病菌与非亲和水稻IRBB4悬浮细胞互作中蛋白类激发子的纯化和鉴定

 本研究对水稻白叶枯病菌与水稻悬浮细胞非亲和互作中蛋白类激发子进行了分离纯化和鉴定.白叶枯病菌JXOV与水稻IRBB4和IR24悬浮细胞互作36 h后的上清液,经Q-Sepharose阴离子交换层析柱分离,对分离的各组分进行抗病性诱导测定,结果表明JXOV与IRBB4非亲和互作的上清液中存在蛋白类激发子.有活性的蛋白组分经阴离子交换层析柱Mono-Q进一步纯化后,SDS-PAGE分析鉴定出2个具激发活性的蛋白,其分子量分别为17.2 kD和49.2 kD,等电点分别为5.8和6.2.利用上述激发子处理水稻能减少病斑长度并诱导水稻防卫酶活性的增加.     

水稻抗病性反应的cDNA微阵列分析及一个新基因OsBTB的发现

 利用含1106条水稻独立基因的cDNA微阵列,检测水稻近等基因系H7R/H7S受稻瘟病菌诱导8h的表达谱差异。结果显示:基因表达谱变化明显,在980组有效数据中,共检测到170条基因的表达丰度发生显著变化,其中上调表达基因106条,下调表达基因64条。通过与NCBI水稻数据库进行BLASTn比对分析,发现这些差异表达基因包含β-1,3-葡聚糖酶、富甘氨酸蛋白在内的已知基因33条,未知基因137条。对10个未知基因进行生物信息学分析后,其中获得一个含全长基因并具有BTB/POZ结构域的克隆T007F02(http://www.estarray.org),该基因命名为OsBTB。该克隆的cDNA序列具有完整的ORF区,OsBTB上游具有典型的启动子区。结果经测序得到证实。高通量的RNA斑点杂交证实:在抗性供试水稻中,该基因在水稻接种稻瘟病菌早期(8~12h)受诱导高表达;在感病品种中,该基因表达无明显改变。结果提示OsBTB基因在功能上可能与水稻抗瘟性过程密切相关。     

Suppression of rice blast using freeze-killed mycelia of biocontrol fungal candidate MKP5111B

Several applications of the suppressive fungus MKP5111B, isolated from the phylloplane of rice plants, were tested in an effort to control rice blast disease. Three treatments with MKP5111B [living (Std), killed with liquid nitrogen (FR), and autoclaved (AC)] were either sprayed onto rice seedlings or mixed into seed-sown soil. Three weeks after spraying and 4 weeks after the soil application, we introduced Magnaporthe oryzae, the causal agent of rice blast, into our systems. The Std and FR treatments suppressed rice blast, but the AC treatment proved ineffective. Although a suppressive effect was seen on new leaves, no mycelium of MKP5111B was seen. The fungus thus may have induced a systemic resistance in the rice plants. A substance from MKP5111B, such as elicitor molecule(s) are likely responsible for the induced resistance.     

云南元阳哈尼梯田稻瘟病菌遗传多样性分析

 利用12对SSR引物,对来自云南元阳哈尼梯田不同海拔高度、不同水稻品种上的稻瘟病菌菌株进行遗传多样性分析,并运用日本清泽建立的鉴别品种对其中62个菌株进行生理小种鉴定。结果显示:稻瘟病菌总体遗传多样性水平较高(He=0.57±0.27,I=1.17±0.60)。聚类分析表明,在80%相似水平下菌株可划分为9个多样性群体。供试菌株划分为16个生理小种,其中002、000和006为优势小种。分离的不同海拔稻瘟病菌生理小种和遗传多样性存在差异。海拔1600~1700m生理小种最丰富,达9个生理小种;海拔1500~1600m、1400~1500m和1700~1800m,生理小种分别为6、5和4个;遗传多样性分析表明,从海拔1400~1500m分离的菌株遗传多样性水平最高(He=0.57±0.24),并划分为6个群体。综合分析表明,在元阳哈尼梯田系统中,栽培传统品种遗传多样性越丰富的区域,其稻瘟病菌群体多样性和生理小种也越丰富。     

一个二粒小麦LRR类受体蛋白激酶基因的克隆和鉴定

 Near the HMW-glutenin gene of wheat (Triticum aestivum), there is a locus (temporarily named TaXa) encoding LRR-receptor-like protein kinase, which is homologous to disease resistance protein Xa21 of rice (Oryza sativa). Through RT-PCR approach, a cDNA clone of ZS2002 was isolated from the orthologous locus of TaXa in Triticum turgidum. ZS2002 was 3 081 bp long and encoding a peptide composed of 1 026 amino acid. The protein included N-terminal conserved sequence, LRR domains, a transmembrane region and a serine/threonine protein kinase domain. ZS2002 was expressed in root, stem, leaf and spike. The transcribing in seedling leaves was significantly enhanced by Blumeria graminis f.sp. tritici. TaXa gene might play a role in powdery mildew resistance reaction in Triticum.