寄主诱导的基因沉默提高植物真菌病害抗性研究进展

寄主诱导的基因沉默(host-induced gene silencing,HIGS)以病原菌生长发育、产孢繁殖、侵染或致病过程中的关键基因作为靶点,在寄主植物中表达针对靶基因的RNAi构建体,在病原菌侵染植物的过程中,摄入相应的ds RNA或si RNA分子,通过识别、结合特异核苷酸序列,干扰病菌靶基因表达,从而抑制病菌侵染和扩展,使植物表现抗病。这项技术为培育基于病原菌特异序列的植物抗病性奠定了基础,显示了巨大的应用潜力。本文综述了利用HIGS技术提高植物真菌病抗性的最新研究进展,总结了国内外利用这项技术改良植物真菌病害抗性的主要策略、技术路线,展望了发展应用前景。

黄曲霉漆酶基因HIGS载体的构建及对花生的转化

黄曲霉毒素污染严重影响着花生食品安全。通过常规育种的方式培育抗黄曲霉花生新品种进展缓慢,效果也难如人意。HIGS(Host-Induced Gene Silencing,寄主诱导的转基因沉默)技术是一种新兴的RNA干扰技术,为培育抗病植物提供了可能。但该技术在花生上的应用尚未见报道。为创造抗黄曲霉花生新品系,本研究利用该技术构建了两个黄曲霉漆酶基因(Lac1和Lac2)的HIGS载体,并试图将其转化到易感黄曲霉的花生品种粤油20中,获得了转Lac1基因的PCR阳性种子。根据HIGS的原理,黄曲霉侵染后,转基因花生中产生的dsRNA将抑制黄曲霉漆酶基因表达,从而使转基因花生对黄曲霉产生抗性。基于该原理,下一步将对转基因种子是否抗黄曲霉侵染进行鉴定。本研究为利用HIGS技术探索黄曲霉漆酶基因与黄曲霉致病性的关系奠定了基础,为培育抗黄曲霉花生品种提供了一条新思路。

PstVosA1转录因子基因在调控小麦条锈菌耐高温反应中的生物学功能分析

小麦条锈病是典型的冷凉生态区气传真菌病害,病原菌在越夏易变区(即秋季菌源基地)的越夏情况决定了冬季繁殖区条锈菌的初侵染菌源。小麦条锈病的发生流行极易受到温湿度关键气象因子的影响。近年来的调查研究发现,我国小麦条锈菌越夏海拔下限逐年下降,且越夏区范围进一步扩大,说明条锈菌耐高温胁迫能力增强,给未来小麦条锈病流行规律研究及制定防治策略带来了全新挑战。真菌特有的Velvet转录因子家族中VosA基因参与了真菌生长发育和次生代谢的调控,但关于该转录因子在条锈菌耐高温性中的作用却知之甚少。实时荧光定量PCR分析发现,温度敏感菌系蓬9和耐高温菌系A4在侵染寄主过程中PstVosA1基因均受高温胁迫诱导表达,但耐高温菌系PstVosA1相对表达水平明显高于温度敏感菌系蓬9。利用寄主诱导的基因沉默技术(HIGS)沉默小麦条锈菌耐高温菌系A4中的PstVosA1基因能显著降低在高温(21℃)接种条件下的平均发病严重度、孢子堆密度和生物量。研究结果说明PstVosA1基因正调控小麦条锈菌耐高温胁迫反应过程,增加该基因的表达水平,有利于增强小麦条锈菌耐高温性。