植物抗线虫基因工程新途径及其在分子育种中的应用

植物寄生线虫种类繁多、危害严重,给世界农业生产造成巨大经济损失。目前防治线虫通常采用轮作、杀线虫药剂、生物防治和应用抗性品种等措施,但存在一定局限性。随着植物与寄生线虫之间相互作用机制的深入研究以及分子遗传操作技术的逐渐成熟,利用基因工程技术构建环保、方便、有效的线虫防治策略逐渐成为研究热点。本文从植物抗线虫基因、抑制线虫的外源活性蛋白、特异表达启动子,以及RNAi介导的抗线虫基因工程策略等方面,简要概述了国内外近年来植物抗线虫基因工程新途径研究进展以及在分子抗病育种中的应用。

植物抗线虫基因工程研究进展

植物寄生线虫是一类世界性分布的植物病原物,其种类繁多,环境适应性强,每年给世界农业造成巨大的经济损失。大部分植物寄生线虫具有特定的寄生策略,能够诱导根细胞分化形成专门的取食结构来完成自身的生长发育和繁殖等,因此防治困难。随着植物与寄生线虫之间相互作用机制的深入研究以及遗传技术的日趋成熟,利用基因工程方法防治线虫病害也有了许多新策略。重点论述了近年来植物抗线虫基因工程的研究进展及其在分子抗病育种中的应用。

农杆菌介导的花生抗线虫基因遗传转化体系初步研究

白皮秋花生1012种子萌发3d,获得花生无菌苗,切取子叶、胚轴、子叶柄作为外植体。用农杆菌介导法将外植体侵染20-30分钟转入培养基MS+5mg/L BA+0.5mg/L NAA+100μmol/L AS暗光共培养3d,转至加有280mg/L Cef的培养基P2或P2上诱导芽伸长,长至1-2cm时转至促根培养基MS+0.2mg/L BA+75mg/L Kan+280mg/L Cef上促根,经27天观察有5株再生苗长根。结果表明培养基P2上芽诱导率较高,长势也较好,同时乙酰丁香酮对芽诱导率起促进作用。

水稻拟禾本科根结线虫的发生及抗性基础

水稻是世界主要栽培作物之一,也是世界众多人口的主要食物,但根结线虫病危害给水稻种植带来严重挑战。其中,拟禾本科根结线虫(Meloidogynegraminicola,Mg)是引起水稻根结线虫病的重要线虫病原之一,广泛分布于亚洲、美洲和南非等主要稻田种植区,成为制约水稻安全生产的重要生物因素。此外,在全球气候变暖趋势下,Mg种群结构呈由南向北扩展的趋势。本文综述了Mg在世界范围内的发生、分布、致病机理、抗病种质资源及抗性基因鉴定和当前的防控措施。探讨了未来气候变暖可能影响Mg的发生与分布,今后加强我国稻田Mg发病实时监测对于该病害的绿色防控极为重要。充分利用全基因组测序等技术手段深入挖掘新Mg抗性水稻资源、鉴定新抗性QTL/基因以及培育持久抗性的新品种是未来开展Mg绿色防控的主流方向;同时,探索Mg综合防控策略,将抗性水稻种质资源、生物防控技术和稻田栽培措施等进行组合运用,有助于进一步提高水稻线虫病害的防控效果,以保障我国水稻产业的安全生产。

甘蔗线虫病抗性基因的PCR检测研究

以38份未经线虫病常规鉴定的甘蔗种质资源为供试材料,根据番茄抗根结线虫病基因和甜菜抗胞囊线虫病基因的保守序列区域,分别设计了2条上游引物2、条下游引物,对设计的引物进行组合后,应用PCR特异扩增从中分别筛选出各1对特异引物。用抗根结线虫基因设计的特异引物进行扩增最终获得了1条大约460 bp大小的特异片段;用抗胞囊线虫基因设计的特异引物进行扩增最终获得了1条大约690 bp大小的特异片段,进一步进行了PCR-Southern杂交,确认了该2条特异引物的真实性。

辣椒N基因介导抗根结线虫作用早期表达基因的抑制性消减杂交SSH分析

以含N基因的辣椒(Capsicum annuumL.)为试验材料,接种南方根结线虫(Meloidogyne in-cognita)12、24、36h的根尖材料作为测验方(tester),相应的未接种根尖材料作为驱动方(driver),构建一个南方根结线虫诱导N基因表达早期的正向抑制消减杂交cDNA文库,并结合文库高密度点阵膜杂交差异筛选,获得了237条表达序列标签(EST)。在GenBank上进行BLASTn与BLASTx分析,得到148条功能已知的EST序列,获得已知的上调抗性相关EST68个。分离出了具有NBS-LRR结构的抗线虫蛋白和类LRR抗性蛋白的基因,防御作用相关的类萌芽素(GLP)、HSR203J蛋白、蜜腺蛋白、蛇毒素肽等基因,抗性相关的WRKY、ERFBP等转录因子基因,以及G蛋白、14-3-3蛋白等多种信号蛋白基因。通过Gene Ontology分析,N基因介导的早期表达抗病基因涉及病原物的识别、抗性信号传导、过敏性坏死、系统获得性抗性以及植物细胞保护机制等多个方面,并有许多功能未知的基因有待于进一步的研究。

小麦禾谷孢囊线虫及抗线虫性基因研究进展

禾谷孢囊线虫是危害禾谷类作物的病原线虫 ,培育和推广禾谷孢囊线虫抗性品种是最经济、安全、有效的防治途径。我国自 1989年首次有该病的报道以来 ,目前在河北、河南等省、市、区均有发现 ,而且危害面积呈正在扩大趋势。根据禾谷孢囊线虫对抗病基因的毒性差异表现 ,可将其分为 13个致病类型 ,但仍有新的致病类型被发现。在小麦中已鉴定出十多个小麦禾谷孢囊线虫抗性基因位点 ,这些抗性基因多为显性基因 ,针对不同的禾谷孢囊线虫致病类型 ,其抗性水平表现也不相同。利用分子标记技术可对抗性基因进行快速定位 ,从而为抗虫育种创造条件。同时 ,基因克隆技术使抗源得到进一步拓展 ,为小麦禾谷孢囊线虫抗性基因创制提供了一条简捷、有效的途径。

甘薯抗线虫病相关基因片段克隆及序列分析初步研究

依据甜菜抗线虫病基因(Hs1pro-1)序列设计引物片段,对甘薯高抗线虫病品种金山25的总DNA进行PCR扩增,获得1条600 bp左右的特异片段.序列测定及同源性检索表明,克隆序列与甜菜的Hs1pro-1基因具有一定的同源性.

植物学研究的里程碑——分离出植物抗线虫基因

植物学研究的里程碑———分离出植物抗线虫基因我国学者蔡大广在法国慕尼黑大学曾以全优的成绩获得分子生物学博士，后又与容格教授合作，首次在野生甜菜植物中分离出抗线虫基因。生物中存在着４种病原体：细菌、真菌、病毒和线虫。近几年，科学家已成功地先后从植物中分...

植物抗线虫分子机制研究进展

从线虫侵染及致病相关目标基因、线虫与植物的互作、植物抗性反应等方面综述了国内外有关分子水平上植物抗线虫机制的研究进展。指出未来10年内分子植物线虫学将在粮食安全和环境保护方面发挥巨大作用;源于生物技术的抗线虫作物品种商业化将使种植业者获得巨大利益,同时也将为环境带来很大益处。