几丁质酶在植物保护中的研究与应用进展

随着越来越多的几丁质酶基因被克隆 ,目前几丁质酶在植物保护上的应用日益受到重视 ,利用几丁质酶基因培育抗真菌基因工程植物新品种正逐渐成为植物防御真菌病害的一种有效途径。本文概括了几丁质酶的抗菌活性、诱导表达特性及其在植物抗真菌病害中的应用等方面的研究进展     

真菌源几丁质酶在植物抗真菌病害中的应用

几丁质酶可以降解大多数真菌细胞壁,阻止或中断真菌在植物体内的侵染、定殖和扩展,在抗真菌病害的研究方面受到广泛关注。本文综述了真菌源几丁质酶的特性,对真菌的抑制作用机制,转几丁质酶基因植株的抗性评价,产几丁质酶菌株和相关制剂在生物防治方面的应用,并对其在生产上的发展前景进行了展望。     

豇豆几丁质酶纯酶液对不同真菌的作用

几丁质酶(EC 3.2.1.14)广泛存在于植物中,当受到病原菌侵染或其它诱导因子诱导时,植物体内几丁质酶活性显著提高。菜豆纯几丁质酶具抗Trichoderma viridae活性,转菜豆几丁质酶基因的烟草植株增强了对Rhizoctonia solani的抗性。作者研究了经诱导、提纯的豇豆几丁质酶对不同真菌的作用,为开展抗真菌病基因工程研究奠定了基础。 1 材料与方法     

植物抗病基因工程研究进展（Ⅰ）──植物抗病毒基因工程

植物病原真菌、细菌、病毒常年危害农作物，给农业生产带来巨大损失，而防治病害的最有效措施是抗病育种。生物技术的发展给抗病育种开辟了新途径。本文分三大部分综述了国内外抗病毒病害、抗细菌病害、抗真菌病害基因工程的研究进展，包括转病毒基因成分（ＣＰ基因、复制酶基因、反义ＲＮＡ、ｓａｔＲＮＡ），转植物抗生物质编码基因和转核酶基因的抗病毒病植株；转溶菌酶基因、转抗菌肽基因、转解除细菌毒素基因的抗细菌病害植株；转芪合成酶基因、转植保素和木质素的关键合成酶基因、转几丁质酶基因、转葡聚糖基因、转ＲＩＰ基因的抗真菌病害植株等研究所取得的成果。     

链霉菌几丁质酶基因分子检测、克隆及原核表达

随着分子生物学的发展,近几年生物防治分子水平的研究也发展很快,在植物抗性基因和病原菌无毒基因的鉴定与分离、真菌酶抑制剂、抗真菌蛋白质等方面取得了很大进展。在抗真菌蛋白方面, 报道最多的是几丁质酶,它催化几丁质的水解,从而破坏植物病原真菌细胞壁的主要组分。链霉菌是一类重要的天然抗生素和几丁质酶生产菌,能分泌多种胞外酶,如纤维素酶、几丁质酶和木聚糖酶等,以分解和利用土壤环境中的多种有机质。本试验建立的PCR分子检测方法,可以从土壤细菌中直接筛选产生几丁质酶的链霉菌菌株,发掘几丁质酶资源。在此基础上克隆了一株链霉菌菌株的几丁质酶基因,并在大肠杆菌中进行了表达。     

木霉几丁质酶及其基因的研究进展

现已报道8种木霉的39个几丁质酶基因,其中22个为42kD内切酶基因.这些42kD内切酶基因的核苷酸序列及其编码的前体蛋白的氨基酸序列极为相似.42kD几丁质酶基因开放阅读框一般有3个内含子,前体蛋白一般有约22AA的信号序列,引导输出.成熟蛋白具有催化域、磷酸化域和耱基化域.基因的表达是诱导型的,受几丁质及真菌几丁质细胞壁的强诱导,受代谢物阻遏.转入植物的木霉几丁质酶基因可正确表达.本文就木霉生防菌株几丁质酶及其基因克隆、几丁质酶基因结构和功能、几丁质酶基因的表达和调控,以及木霉几亍质酶的生防应用前景等几方面进行了综述.     

木霉几丁质酶及其对植物病原真菌的拮抗作用

 木霉(Trichoderma spp.)作为重要的植病生防因子(biocontrol agents)一直受到普遍关注。木霉菌株产生的包括几丁质酶在内的细胞壁降解酶,在木霉重寄生中起重要作用。本文论述木霉几丁质酶的种类、诱导产生、理化特性及其对植物病原真菌的拮抗作用,并对木霉几丁质酶及其基因的生防应用进行讨论。     

通过染色体整合几丁质酶基因提高伯克氏菌生防能力

为了提高伯克氏菌Burkholderia vietnamiensis的生防能力,通过Tn5转座子介导,将其携带的来自枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis的几丁质酶基因整合到野生伯克氏菌B418染色体DNA上,获得工程菌株B418-37。对获得的转化子进行Southern杂交和几丁质酶活性检测,结果证实几丁质酶编码基因已整合到伯克氏菌B418-37染色体DNA上并能表达几丁质酶。生物学特性研究发现几丁质酶基因整合到伯克氏菌染色体中,没有影响野生菌的解磷、解钾、固氮及其在植物根际的定殖能力。平板抑菌试验和温室盆栽试验显示,与野生型相比,该工程菌株对多种病原真菌的抑菌效果增强,说明几丁质酶在植物病害的防治中具有重要作用。上述结果说明通过染色体整合几丁质酶基因是获得多功能生防工程菌的有效途径之一。     

产几丁质酶菌的分离鉴定及其抑菌作用的初步研

从北京地区的土样、砂样和水样中分离并纯化了产生几丁质酶的菌株，其中CT14含几丁质酶活性最高，经对其细胞形态、菌落特征的观察和生化特性检测，证明该菌株是环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)。其几丁质酶粗提液能抑制多种植物病原真菌的生长，表明它对植物病原真菌的拮抗作用具有广谱性。     

抗菌肽和几丁质酶基因提高烟草对黑胫病菌和赤星病菌的抗性研究

 通过农杆菌介导法将加信号肽修饰的人工合成杂合抗菌肽CEMA基因(SPCEMA),苜蓿防御素基因(AFP),苦瓜几丁质酶基因(CHI)以及SPCEMA-CHI、AFP-CHI、AFP-SPCEMA双价基因导入本明烟(Nicotiana benthamiana),并对转基因烟草T₀和T₁代进行了抗病性检测,比较了不同转基因植株的抗病效果。研究结果表明,转基因烟草对黑胫病菌(Phytophthora parasitica var.nicotianae)、赤星病菌(Alternaria alternata)的抗性均强于非转基因烟草,病情指数差异达极显著水平,其中转AFP-CHI双价基因烟草具有较强的抗性,与单价转基因烟草的抗性差异达显著水平。但各单价转基因以及双价转基因烟草之间对上述病菌并未表现出显著的抗病性差异。结果表明植物源的抗菌肽基因与几丁质酶基因在抗植物真菌病害中具有协同增效作用。