转拟南芥NPR1基因可增强棉花对真菌病害和肾形线虫的抗性

<正>NPR1(non-expressor of pathogenesis-related genes1)基因是从拟南芥中克隆得到的控制系统获得性抗性(SAR)的重要调节基因。过表达NPR1基因可提高拟南芥等多种植物的抗病性,但对植物生长无不良影响。棉     

灰飞虱胁迫下水稻防卫相关基因的表达

灰飞虱是我国水稻生产上的一种重要害虫。运用荧光定量PCR方法及特异性引物,对不同时间(12、24、36、48和72 h)灰飞虱胁迫下抗虫和感虫水稻品种中主要防卫途径的相关基因进行转录水平上定量分析。灰飞虱取食后,与水杨酸合成途径相关的基因PAL、NPR1、EDS1和PAD4在抗灰飞虱品种Mudgo中的表达水平均高于在感虫水稻Kittake中。接虫12 h后,PAL基因表达量达到未接虫时的6.914倍;在Mudgo中,PAL基因相对表达量上升更快,在24、48和72 h分别是Kittake中的42.848、70.743和69.193倍。NPR1基因在灰飞虱为害12、36和72 h后,在Mudgo中的表达量分别是Kittake中的4.690、6.231和4.112倍。与茉莉酸合成相关的基因LOX和AOS2,在灰飞虱为害36 h后,在Kittake中的表达水平显著高于Mudgo中。乙烯信号途径中的受体基因EIN2在Kittake中的表达量也高于Mudgo中。结果表明,灰飞虱取食激活了抗虫水稻Mudgo中依赖水杨酸介导的抗性途径,同时诱导感虫水稻Kittake产生了依赖茉莉酸/乙烯途径的防卫反应,PAL和NPR1基因的表达在调节Mudgo抗灰飞虱中具有重要作用。     

甘薯IbNPR1全长cDNA序列的分离与表达特性分析

在植物系统获得性抗性(SAR)中,NPR1蛋白是水杨酸介导的基因表达中关键调控因子。本研究以青农2号为试验材料,利用同源序列法和RACE技术分离甘薯SAR 途径的主要抗病信号元件NPR1 (none expresser of PR gene)的全长cDNA序列。序列分析表明,IbNPR1基因全长2 353 bp,包含一个编码586个氨基酸残基的开放阅读框,包含有类似拟南芥NPR1蛋白中的BTB/POZ和锚蛋白重复氨基酸序列结构域。聚类分析显示IbNPR1与来源于番茄的NPR1基因关系最近。Southern杂交及半定量RT-PCR分析表明,甘薯NPR1基因属于低拷贝基因家族,表达模式为组成型表达,并且SA能提高其表达水平。由该结果推测,IbNPR1可能在甘薯抵御病原物的侵染中起重要的作用。     

克里本类芽孢杆菌PS04诱导水稻抗病相关基因的表达分析

克里本类芽孢杆菌PS04是一个水稻纹枯病的高效生防菌,为研究该菌诱导水稻抗性相关基因的表达谱,用PS04菌株发酵液处理水稻24 h后于3,6,9,12,24 h取样,利用荧光定量PCR检测样品中抗性相关基因的相对表达量。结果如下:PS04菌株发酵液能够诱导8个防卫反应基因(OsPR1、OsPR2、OsPR3、OsPR4、OsPR5、OsPR10、OsPR16和NPR1)、2个水杨酸途径基因(PAL和OsNAC4)和3个茉莉酸/乙烯途径基因(AOS2、LOX和EIN2)的表达。其中NPR1和LOX基因在第3小时表达量达最高随后下降;OsPR3、OsPR4、OsPR5、OsPR16和PAL基因在第6小时表达量达最高随后下降;OsPR1和OsNAC4基因在第9小时表达量达最高随后下降;OsPR10基因在第12小时表达量达最高随后下降;OsPR2和EIN2基因在第24小时表达量达到最大值;AOS2基因的表达受抑制,在第6小时表达量达最高随后下降。结果表明,PS04菌株可以同时诱导水稻系统性获得抗性和诱导性系统抗性。     

转GbNPR1基因提高烟草抗病性

病害是造成烟草减产和品质降低的主要因素,而利用生物技术提高烟草抗病性是解决此问题的有效途径,其中包括利用与植物抗病性密切相关的关键因子如病程相关基因非表达子(non-expressor of pathogenesis-related genes1,NPR1)。本研究利用源于海岛棉的Gb NPR1基因,表皮特异性启动子CUT1和组成型启动子35S构建两个植物表达载体35S-Gb NPR1和CUT1-Gb NPR1,经农杆菌介导法分别转化烟草。T0代及T1代转化植株PCR检测证明,目的基因已整合到核基因组中。T1代植株RT-PCR分析表明,Gb NPR1基因在转录水平得以表达。bar试纸条检测为阳性,证明和Gb NPR1连锁的草甘膦基因能够正常转录和翻译表达。将阳性植株进行烟草病菌赤星病、炭疽病和低头黑病等三种病害的病原菌离体接菌实验,研究结果表明:转CUT1-Gb NPR1载体的转基因烟草虽然较转35S-Gb NPR1载体的烟草对三种病菌的抗性稍低,但较野生型烟草相比具有较高抗性。转Gb NPR1基因的烟草能提高对低头黑病和炭疽病的抗性为首次报道。     

NPR在SA信号通路中的研究进展

长期以来,水杨酸(SA)被认为是植物的内源信号分子,并与植物体内的多种抗性相关。病程相关基因非表达子(NPR)是SA信号通路中的关键性因子,能够介导该信号转导途径的顺利进行。为了详尽地阐述近年来多项研究对NPR研究的进展,本研究在分子水平上介绍了NPR的研究起源、SA受体,归纳了NPR1与其旁系同源物NPR3和NPR4之间相互协调的关系,分析了SA信号通路与SA提高植物抗性的机制。指出在多种植物体内,虽然NPR在SA信号通路中扮演着不可或缺的角色,但是由SA所诱导的植物抗病机制是一个复杂、精密的网络,现有的生物分子技术仍然无法使NPR的作用完全透明化。而且,在不同的植物体和相同植物的不同部位中,各种信号的转导方式也未必相同。因此,需要通过进一步确认整个信号通路中各组分及其功能、对模式植物进行详细研究来使该过程完整化。     

GhWRKY44基因在烟草中遗传转化及功能分析

为了进一步验证GhWRKY44(登录号:KJ801807)基因在烟草异位表达后的功能,构建了Ca MV35S启动子调控、Nos为终止子的棉花抗枯萎病相关基因(GhWRKY44)的过表达载体;电击法将其导入农杆菌GV3101,菌液PCR筛选鉴定阳性菌株,采用农杆菌介导法转化烟草;T0转化植株经卡那霉素筛选、PCR检测后,随机从转基因T0中选取5株进行RT-PCR检测,均为阳性株,说明GhWRKY44基因不仅整合到烟草基因组中而且还能正常转录。对过表达GhWRKY44基因的转基因烟草T1株系进行实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析。结果表明,在正常生长情况下,PR5和NPR1的表达量在转GhWRKY44株系中明显增加,枯萎病菌侵染后,在转GhWRKY44株系中,PR1a、PR2和NPR1的表达量迅速增加,明显高于野生型株系,而PR5的表达量则低于野生型株系,说明该目的基因能在烟草中异位表达并能激活病程相关蛋白基因的表达,但其功能仍需进一步研究。     

大白菜NPR家族基因鉴定及表达模式分析

为明确大白菜NPR转录辅助因子在大白菜基因组中的数量、结构和表达特点,揭示NPR在水杨酸信号途径调控大白菜生长发育过程中的作用。本研究利用拟南芥资源信息库TAIR10和芸薹属基因组网站Brassica Database鉴定大白菜基因组中的NPR家族成员,并对其蛋白和基因特性进行生物信息学分析。鉴定出大白菜基因组中包括11个NPR家族基因,分别定位在大白菜7条染色体上,具有1~5个外显子不等。BrNPR家族蛋白可聚类为6个分支,包含11个保守元件,并且所有BrNPR家族成员均含有DUF和Ank两个保守结构域,其中BrNPR1-4成员基因的编码区均含有核定位信号(NLS)。基因表达模式检测结果表明部分大白菜NPR基因在不同组织中具有组织特异的表达模式,BrNPR1B在根、茎和叶及BrNPR3B在花和种荚中表达显著,绝大部分BrNPR基因受盐胁迫诱导表达,部分BrNPR基因受根肿菌侵染诱导表达。本研究可为后续大白菜NPR基因的功能验证提供依据。     

水稻籽粒氮代谢几个关键酶对花后高温胁迫的响应及其与贮藏蛋白积累关系

以早籼水稻嘉935和嘉353为材料,利用人工气候箱设高温(32℃)和适温(22℃)处理,探讨了高温对水稻籽粒氮代谢关键酶活性的影响及其与籽粒粗蛋白含量和各种氨基酸组成间的关系,并结合荧光定量PCR对水稻籽粒谷氨酰胺合成酶(GS) 2个同工型基因的表达及其温度响应进行了检测分析。结果表明,花后高温处理对谷草转氨酶(GOT)和谷丙转氨酶(GPT)的影响基本一致,均表现灌浆前期升高、后期下降的趋势,但花后高温处理下水稻籽粒中粗蛋白总量和各类氨基酸含量的增加,并不一定是其籽粒氮素物质的转运能力和蛋白质合成能力的增强所致;谷氨酰胺合成酶(GS)在高温处理下的生理活性普遍高于其相应时期的低温处理,其中,GS2是GS基因在水稻胚乳中高表达的一种同工型,在水稻灌浆后期的表达量甚至超过GS1,高温胁迫处理会通过改变GS1和GS2基因在籽粒中的转录水平,从而对水稻籽粒灌浆中后期的GS活性产生调控。     

过量表达拟南芥NPR1基因提高小麦纹枯病的抗性

拟南芥NPR1基因是植物重要的抗病调控因子,转基因过表达该基因可以赋予植物广谱抗性.为明确该基因在小麦抗纹枯病基因工程中的应用潜力,本研究构建了由玉米ubiquitin启动子驱动的拟南芥NPR1表达载体,采用基因枪介导法导入到小麦品种扬麦12号中,获得20株转基因植株.对14个外源基因纯合株系的半定量RT-PCR和测序分析结果显示,外源拟南芥NPR1基因已经导入转基因小麦并有不同水平的表达,部分转基因株系拟南芥NPR1基因发生重排；纹枯病抗性鉴定结果表明,转基因株系中拟南芥NPR1基因的正确表达可以减轻纹枯病菌引起的病症发展,提高转基因小麦的纹枯病抗性.