木霉菌诱导植物抗病性研究新进展

木霉菌是广泛应用于植物病害生物防治的微生物,具有多重植物病害生物防治机制,其中关于诱导抗性的研究取得明显进展。木霉菌能产生20余种微生物相关分子模式/损伤相关分子模式(MAMPs/DAMPs)分子,植物根系有相对应的大约30种受体或响应基因。木霉菌通过定殖植物根系使MAMPs/DAMPs与植物根系受体或响应基因互作,触发水杨酸、苿莉酸/乙烯等防御反应信号长距离传导至植物叶片,诱导植物叶片防御反应基因表达。将木霉菌诱导的植物转录组、蛋白质组、代谢组变化的信息相结合,能全面反映木霉菌-植物有益互作所激发的诱导抗病性的分子机理。

水稻-病原菌互作途径研究进展

水稻稻瘟病和白叶枯病分别由真菌病原菌Magnaporthe oryzae(M.oryzae)和细菌病原菌Xanthomonas oryzae pv.oryzae(Xoo)引起,是造成世界范围内水稻减产的主要病因,水稻-稻瘟病菌及水稻-白叶枯病原菌互作已成为研究植物-病原菌互作的模式系统。本研究归纳了目前已克隆的抗稻瘟病及白叶枯病基因与其分子结构和功能,概括了近年来鉴定的一些病原菌相关分子(Pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)及稻瘟病菌和白叶枯菌分泌的效应蛋白,并总结了针对稻瘟病菌和白叶枯菌介导的病原物分子诱导的抗病反应(PAMP-triggered immunity,PTI)和效应蛋白诱导的抗病性(Effectortriggered immunity,ETI)及其信号传导途径的研究成果,指出效应蛋白-抗病蛋白间互作将为探索植物-病原菌间互作提供新的分子基础,并为水稻抗病育种实践提供借鉴与指导。

稻瘟菌无毒基因AvrPii编码蛋白分子特性及转基因水稻的构建

为了解稻瘟菌无毒基因AvrPii在水稻病原菌相关分子模式诱导的免疫反应(PTI)抗病分子信号调控中的功能,对AvrPii基因编码蛋白的分子结构特性进行分析,构建了AvrPii基因的植物表达载体幵进行遗传转化。结果表明:AvrPii蛋白由70个氨基酸组成,相对分子质量约为7 500,等电点为6.0,总平均亲水性值为–0.159;AvrPii蛋白包含1个信号肽、1个跨膜结构域和2个基序为LxAR和CxxCxxxxxxxxxxxH的保守结构域;利用农杆菌侵染转化法,获得AvrPii基因全长序列和不含信号肽AvrPiinsp的转基因株系13个,PCR扩增和实时荧光定量PCR鉴定结果表明,AvrPii和AvrPiinsp基因已成功转入受体品种日本晴幵得到稳定表达。

水稻抗稻瘟病天然免疫机制及抗病育种新策略

稻瘟病是水稻最严重的病害之一,由子囊菌(Magnaporthe oryzae)引起。利用抗病品种是防治稻瘟病最经济、最有效的措施。近年来,稻瘟病已发展为研究植物与病原真菌分子互作机制的模式系统,在水稻与稻瘟菌互作和寄主抗性分子生物学、基因组学和蛋白组学等领域取得了一系列重要的研究成果。文章综述了近年来水稻抗稻瘟病两种天然免疫机制,即病原菌相关分子模式诱导和效应蛋白诱导的抗病机制研究的最新进展,讨论了GWAS、TALLEN、CRISPR和HIGS等基因组研究新方法和新技术在水稻抗病育种中的应用,并对目前稻瘟病抗性机制研究和抗病育种中的问题和挑战进行了探讨和展望。

几丁质触发植物免疫的研究现状与展望

真菌病害是植物病害中最为严重的一种,世界上70%—80%的植物病害都是由真菌引起。几丁质是病原真菌细胞壁的重要组成成分,是一种典型的病原相关分子模式(pathogen-associated molecular pattern,PAMP)。当植物受到病原真菌入侵,位于细胞膜上的模式识别受体(pattern recognition receptor,PRR)能够直接与几丁质及其寡糖相互作用并触发植物的免疫反应。近几年,随着植物几丁质受体的成功鉴定,其与几丁质的相互作用机制以及几丁质触发植物免疫的分子机理被广泛研究,并取得了许多重要进展。为了较全面、系统地反应几丁质触发免疫研究的历史沿革、研究现状和发展趋势,笔者就植物对几丁质的识别机制、信号转导以及病原真菌对几丁质触发的免疫反应的抑制机制这3方面进行了综述,并对未来研究的发展方向进行了探讨。

植物PTI天然免疫信号转导研究进展

病害是危害农业生产的重要因素之一,植物对于病原菌的抗性依赖于植物的天然免疫(plant innate immunity)系统。因此,对于植物天然免疫的研究将为农作物抗病育种提供重要理论基础。植物天然免疫系统包含彼此相互关联的两个层面,即PTI(PAMP-triggered immunity)和ETI(effector-triggered immunity)。近年来,国内外对于PTI的研究取得了一系列重要进展。PTI是由病原物相关分子模式PAMP(pathogen-associated molecular pattern)所诱发的植物免疫反应。PAMP被位于植物细胞表面的受体识别后,将免疫信号通过胞质类受体激酶BIK1(Botrytis-induced kinase 1)、MAPK级联、CDPK(calcium-dependent protein kinase)等向下游传递,诱导活性氧的爆发、气孔的关闭、免疫基因的表达等,从而抑制病原微生物的生长。免疫信号在传递过程中会在多个层次上被精细调控,以保证合适的反应强度和持续时间。本文从植物免疫受体FLS2及其他免疫受体的发现、免疫信号转导组分的发现以及其生物学功能、参与天然免疫的转录因子、植物免疫反应的负调控及植物天然免疫在抗病育种中的应用等方面综述了近年来植物PTI天然免疫的分子机理和信号转导方面的研究进展。并对该领域的发展提出展望,我们认为农作物天然免疫信号转导和作物与致病真菌互作系统的研究将会是未来研究的重点和主要方向,天然免疫的重要理论与基因编辑技术的结合,必将使作物抗病育种迎来新时代。

基于模式识别受体和人工设计诱饵蛋白扩展植物识别特异性

病原/微生物相关分子模式(PAMPs/MAMPs)被位于宿主细胞表面的模式识别受体(PRRs)识别并激活免疫反应.这种病原相关分子模式触发的免疫反应(PTI)能够帮助植物抵抗大部分致病微生物的侵入,因此利用基因工程技术在植物中表达PRRs,以增强植物对病原微生物的免疫识别是一种非常有潜力的植物抗病性改良的策略.植物病原微生物分泌的效应蛋白通常利用多种多样的生化机制直接靶向和抑制PTI信号通路的关键组分,从而抑制PTI.一些植物进化出与效应蛋白的靶标类似的诱饵蛋白,并诱导效应蛋白的错误靶向.这种识别的结果不抑制PTI免疫反应,反而诱导效应蛋白激活的免疫反应(ETI).这种机制提示了人工设计的诱饵蛋白在特定植物中产生新的识别特异性的可能性.本综述总结了PRRs对PAMPs的识别,以及诱饵蛋白对效应蛋白监控方面的研究进展.利用转基因异源表达EFR或PBS1诱饵蛋白在实验室条件下成功扩展了植物的识别特异性,体现了对PRRs和人工设计的诱饵蛋白在植物对病原识别特异性的扩展和抗病性改良方面的潜力,突显了分离和鉴定新的PRRs和诱饵蛋白的必要性.

DAMP与NET在器官缺血-再灌注损伤中作用新进展

缺血-再灌注损伤(IRI)是一种常见的病理生理现象,继发于器官移植、急性肾损伤、心肌梗死等众多病理过程中,显著增加了疾病严重程度与患者病死率。无菌性炎症是IRI的重要机制之一。细胞损伤相关分子模式(DAMP)是介导无菌性炎症的重要物质,其释放到胞外,通过与模式识别受体(PRR)结合,可有效激活免疫系统,启动并维持炎症反应。中性粒细胞胞外诱捕网(NET)是在炎症反应过程中由中性粒细胞释放的以DNA为骨架,含有组蛋白与众多颗粒蛋白的网状结构。近些年研究发现,DAMP与NET可通过无菌性炎症加剧IRI。本文回顾了DAMP、NET及其相互关系在IRI中的相关研究,对于理解IRI的病理生理学机制以及研究相应的防治策略有着重要的意义。