植物抗病分子机制研究进展

近十年来，植物抗病基因及其病原无毒基因的克隆，为在分子水平上揭示抗病基因的作用机制奠定了基础。本文综述了抗病基因作用的主要遗传基础模式，病原无毒基因及其蛋白产物的结构功能研究、植物抗病基因介导的信号传导以及抗病基因的潜能开发与应用，并对研究植物抗病机制的前景作了展望。     

番茄叶霉菌无毒基因的研究进展

无毒基因是病原物遗传因子,其编码的产物激发病原物与植物特异性相互作用。病原物无毒基因与植物抗病基因产物间直接或间接相互作用导致产生的基因对基因抗性是植物抗病性的重要形式。番茄与叶霉病之间的特异互作被认为是遵循Flor的“基因对基因”假说的典型体系。绝大多数已克隆的无毒基因之间,及其与已知蛋白之间,均无显著的序列同源性。无毒基因具有双重功能：在含瓦补抗性基因植物中表现无毒效应,而在不含互补抗性基因植物中显示毒性效应。本文综述了番茄叶霉菌无毒基因的多样性、意义、结构及其功能等等,了解病原菌无毒基因的结构及功能,有助于了解病原物与植物的识别机制,对认识植物的抗病性,特别是非寄主植物对病原菌的广谱抗病性也具有重要意义。     

植物抗病基因特异性分子进化

病原物与寄主间长期的相互选择与适应，使得植物的抗病性具有丰富的表现形式。根据基因对基因模式，植物中存在的抗病基因和病原物中具备的无毒基因的互作进化可视为连续的步步适应的相互选择的过程。随着抗病基因的分离以及抗病性分子生物学研究的不断深入，抗病基因保持对无毒基因的识别从而不断进化的分子机制逐步得到阐明。本文综述了植物与病原物相互作用过程中，植物对病原物的特异性识别，由此获得的对于该病原物的专化抗性，并且随病原物的变异而进化的分子机制方面的研究进展，主要包括：抗病基因的结构特征，无毒基因的多样性，抗病基因的基因组结构，抗病基因之间在起源和进化上的关系以及重组、复制、删除、转座子等对植物保持对不断变化的无毒基因特异性识别所起的作用等方面。     

植物抗病基因研究进展

分子生物学技术的飞速发展及其在植物病理学中的广泛应用，为植物抗病基因的克隆奠定了坚实的基础。近40个植物抗病基因结构与功能的明确，有利于深入研究病原菌与寄主之间的相互作用关系，制定更为有效的植物病害防治措施。本文对植物抗病基因的克隆策略、结构与功能、抗病分子机制，以及植物抗病基因在转基因分子育种中的应用前景进行了综述。     

不同激素信号途径在植物抗病中的相互作用研究进展

植物的抗病反应中,激素发挥着至关重要的作用。不同激素对于植物抵御不同种病原菌的作用方式并不相同。然而多种激素的信号途径之间在抗病反应中并不相互独立,而是存在相互作用。这种相互作用的存在使植物能高效协调体内不同激素信号途径的抗性,是抵御不同病原菌入侵的有效方法。本文综述了植物激素水杨酸、茉莉酸、乙烯、脱落酸、生长素和赤霉素在抗病反应中的作用以及这些激素信号途径之间的相互作用。     

黑龙江省稻瘟病菌无毒基因的组成及其频率初析

正稻瘟病(Magnaporthe oryzae)是世界各水稻产区广泛发生的重要真菌病害,也是黑龙江省水稻高产稳产的重要限制因子之一。培育和种植抗病品种是防治稻瘟病最经济、最有效的措施。然而,长期以来困扰育种家的问题是如何延缓抗稻瘟病水稻品种在生产中大面积种植3~5年后变成感病品种。病原菌无毒基因编码的产物能够激发病原物与植物产生特异性相互作用,水稻抗病基因产物直接或间接识别病原菌无毒基因产物时,可以诱导植株产生抗病反     

微生物效应蛋白在植物-微生物互作中作用的研究进展

微生物效应蛋白在植物与微生物的相互作用过程中发挥种间的信息交流功能,起到重要的桥梁作用。它通过抑制植物受体诱导的免疫、调控植物基因转录、酶激活或抑制等方式为微生物侵染植物提供便利。不同类型微生物效应蛋白发挥的功能不同,作用方式和分子机制也不尽相同,且研究状况存在一定的差异,本研究通过回顾近些年来微生物效应蛋白的研究结果,对其在细菌、真菌、卵菌等病原菌及有益共生菌侵染宿主过程中的作用和分子机制进行总结,为植物-微生物相互作用机制深入研究提供相关理论依据。     

万建民团队揭示钙通道蛋白调控水稻抗稻瘟病分子机制

<正>近日,中国农业科学院作物科学研究所万建民院士团队克隆了调控水稻先天免疫的新基因Os CNGC9,并对其影响水稻苗期稻瘟病抗性的分子机制进行了深入研究。该研究建立了一条从病原菌识别到钙离子通道激活的免疫信号传导途径,填补了植物模式触发的免疫反应中缺失的重要一环,也为利用Os CNGC9进行水稻抗病遗传改良     

水稻受白叶枯病菌诱导抗性相关基因片段的克隆

水稻白叶枯病是由黄单孢杆菌Xarahomonas oryzoe pv.oryzae（简称Xoo）引起的，它是水稻最严重的病害之一。目前生产上还没有有效防治该病的措施，因而，培育抗病品种已成为农业科技工作者面临的一大课题。目前国内外对白叶枯病抗性机制的研究集中在三个方面：首先为病原菌的分子生物学研究，寻找病原菌的致病基因和无毒基因；其次为寄主植物的分子生物学研究，主要是对抗病基因进行定位、分离与克隆；再者为寄主植物与病原物之间相互作用的研究，研究植物防卫反应的信号传导途径。迄今，     

禾本科植物NBS-LRR类抗病基因结构、功能和进化研究进展

禾本科植物是粮食的主要来源,NBS-LRR类抗病基因作为抗病基因数目最多的家族,在植物抵御病虫害中起着关键作用。为了深入研究NBS-LRR抗病基因,本研究介绍了禾本科植物NBS-LRR类抗病基因的结构与功能、分类和数量,抗病基因的分布及进化模式。同时对该类基因的研究前景进行了展望,提出需要深入研究的问题。     

稻瘟病菌无毒基因研究进展

水稻与稻瘟菌间存在广泛而特异的相互作用,是研究寄主与病原物互作的重要模式系统。无毒基因是病原物遗传因子,能诱发寄主植物产生抗病性,是稻瘟菌与水稻互作最重要的激发子。为寻求稻瘟病防治的新策略,本研究概述了研究稻瘟病菌无毒基因的意义,归纳了抗性基因与无毒基因互作的3种模式,总结了国内外稻瘟病菌无毒基因的克隆及功能研究,探讨了无毒基因在生产上病害流行预测中的应用,指出利用抗性基因与无毒基因的关系对稻瘟菌分类将会更为科学和实用,应进一步加快稻瘟病菌无毒基因的克隆。     

Advances of Researches on the Mechanism of Transgene Silencing in Transgenic Plants

转基因沉默是导致外源基因不能在转化植株中正常表达的重要原因。在此，从转录水平和转录后水平两个方面，综述了转基因植物中外源基因沉默的机制。DNA甲基化是引起外源基因沉默的主要原因。人们目前用以下几种模型来解释转录后水平基因沉默的机制，如RNA 阈值模型、异常RNA和异位配对模型及双链RNA 模型。对外源基因沉默机制的探讨是顺利开展植物基因工程的迫切要求，也将促进植物功能基因组学研究的进一步深入。     

植物抗性相关基因的研究

植物广谱抗性反应中，特定的抗性基因通过细胞信号转导高度表达。应用图位克隆、转座子标签、微卫星标记等技术从一些主要的经济作物和园艺植物中定位和克隆了大量抗性基因。R蛋白是一类重要的Pr类蛋白，往往具有若干相似结构域，R蛋白结构和序列分析对抗性基因家族分类、抗性信号转导机制研究有重要意义。Avr基因研究的成果进一步证实了“基因对基因”学说。根据抗性细胞信号转导机制的研究，发展形成了激发子一受体学说、细胞防卫学说等一些新的植物抗性机制假说。目前已有十几种动植物、微生物的外源抗性基因应用于转基因植物研究中。     

烟草N基因及其在烤烟遗传育种中的应用

N基因起源于烟草野生种粘毛烟草(Nicotiana glutinosa),属于TIR-NBS-LRR类抗病基因,介导烟草花叶病毒(tobacco mosaic virus, TMV)的抗性,通过转座子标签法得到克隆,目前,N-TMV互作是研究最早且最多的植物-病原菌互作模型之一。文章从转录产物、表达特征、温度敏感性、对应无毒基因等研究内容回顾了N基因在结构、表达、作用机理等方面的研究进展及现状,归纳了以N基因为TMV抗源在烤烟遗传育种中的应用及取得的成果,并从抗TMV机制研究、抗TMV种质鉴定、种质资源利用等方面对N基因在烤烟抗TMV育种中的高效利用提出了展望。     

植物抗病毒侵染的分子机制

植物病毒病是一类严重危害农作物生产的重要病害。已报道的植物抗病毒基因主要在抑制病毒增殖和阻止病毒扩散中起作用。病毒的复制涉及自身的编码蛋白及其与寄主蛋白间的互作, 参与病毒复制的寄主蛋白很多, 如真核翻译起始因子eIF4E和eIF4G, 植物的内膜系统等, 相关蛋白的功能丧失或构型改变可阻滞病毒的复制;此外, 植物细胞内的硫氧还蛋白可调节细胞的氧化还原状态, 进而阻断病毒的增殖。病毒在植物体内的扩散包括胞间移动和长距离迁移, 植物抗病蛋白(R蛋白)通过识别病毒的无毒因子(Avr)促发防御反应, 诱导过敏性坏死, 限制病毒在细胞间的扩散, 编码这类抗病蛋白的基因主要为TIR-NBS-LRR和CC-NBS-LRR。病毒的长距离迁移涉及的因素很多, 目前仅发现韧皮部的RTM蛋白可能以多聚蛋白的形式抵制病毒的长距离移动。另外, RNA沉默也是植物抵制病毒侵染的免疫反应机制。本文旨在综述植物的各种抗病毒机制和相关的抗病基因, 并探讨分子标记辅助选择(marker-assisted selection, MAS), 定向诱导基因组局部突变(targeting induced local lesions in genomes, TILLING)和转基因等生物技术在抗病改良中的应用前景。     

小麦抗病品系5R625抗叶锈病基因的分子鉴定

小麦品系5R625苗期和田间均对小麦叶锈病有良好抗性,但其所携带的抗病基因还不清楚。利用36个携带已知抗叶锈病基因的对照品系和15个中国小麦叶锈菌小种对5R625携带的抗病基因进行了苗期人工接种鉴定和基因推导,结果 5R625对这15个叶锈菌生理小种的侵染型与Lr9、Lr19、Lr24、Lr28、Lr39、Lr47、Lr51、Lr53相同。利用5R625和感病品种郑州5389的杂交后代F1、F2和F2:3群体对5R625的抗病性进行了遗传分析,苗期和成株期的分析结果均表明5R625对小麦叶锈菌的抗性由1个显性基因控制。进一步利用F2:3家系和分子标记方法将该基因定位在3DL染色体上。与5R625携带的抗病基因连锁的5个分子标记中,STS标记24-16和SCAR标记OP-J09此前已经被证明与已知抗叶锈病基因Lr24共分离,因此,推测5R625携带的抗病基因与Lr24可能为同一基因。     

黑龙江省稻瘟病菌无毒基因分析及抗病种质资源筛选

采用7个稻瘟病菌无毒基因的特异性引物,对177个来自黑龙江省的稻瘟病菌单孢菌株进行检测结果表明7个无毒基因在黑龙江省不同地区均有分布,但出现频率不同,其中频率最高的为ACE1,达到61.6%,最低的为Avr1-co39,只有31.6%;来源于不同水稻品种的菌株无毒基因组成不同。采用国际水稻研究所20个已知抗性基因的单基因系对48个黑龙江省稻瘟病菌进行毒力分析,与PCR检测无毒基因结果一致。同时,对20个抗病单基因系采用多菌株人工接种发现Pi-9在黑龙江6个地区对稻瘟病菌的抗谱为80%~100%,在育种中具有较高利用价值。     

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。