丁香假单胞杆菌Avr基因与寄主植物R基因的互作研究进展

细菌、卵菌以及真菌体内广泛存在着一类分泌蛋白即效应因子(effector),它们在病原微生物和寄主互作过程中发挥着重要作用。根据病原微生物与寄主是否属于亲和性互作,效应因子可分为毒性效应因子(Vir)和无毒效应因子(Avr)。介绍了模式病原细菌丁香假单胞杆菌的效应因子和寄主植物体内的R基因,阐述了Avr基因与R基因的互作机制,包括直接识别和间接识别。最后讨论与展望了丁香假单胞杆菌效应因子与植物R基因的互作研究在植物抗病育种上的重要参考价值。

1个Avr/Cf介导的差异表达基因在番茄抗叶霉病中作用的基因沉默分析

Avr/Cf介导产生过敏性反应时特异表达的cDNA-AFLP片段,称为ACE(Avr/Cf-elicited)片段,从中挑选1个未知功能的基因(记为ACE5)(GeneBank登录号为CK348288),利用VIGS技术对该片段相应基因进行基因沉默分析,分析该基因在植株生长和发育以及番茄抗叶霉病中的作用。结果表明该差异表达片段相应基因对本氏烟的生长发育以及Avr/Cf介导的HR反应均无影响。

致病疫霉菌无毒基因AVR3a的克隆与序列分析

根据GenBank中致病疫霉菌无毒基因AVR3a序列(AJ893357)及参考文献中的特异引物(Pex147F,Pex147R),以致病疫霉菌基因组DNA为模板进行PCR扩增,得到了特异性扩增片段,并对特异片段进行纯化和测序。结果表明,该片段的长度为451 bp,经序列分析表明,其氨基酸编码序列为441 bp,共编码147个氨基酸。BLAST分析结果显示,该片段核苷酸序列与无毒基因AVR3a核苷酸序列的同源性为99.34%,氨基酸序列比对结果表明,氨基酸序列在第19、80和103位存在着差异,这些核苷酸序列差异以及某些关键氨基酸的改变有可能是导致不同菌株中AVR3a毒性变异的原因。

与马铃薯晚疫病菌无毒基因Avr1连锁的AFLP标记

以具有和不具有无毒基因Avr1表现型的马铃薯晚疫病菌株80029(AVR1)和88133(avr1)以及其杂交F1代50个菌株群体为试材,限制性内切酶PstI和HhaI为酶切组合,采用荧光AFLP技术和混合分组分析法(BSA),通过256对引物筛选得到了5个与Avr1连锁的候选AFLP标记并进行了菌株个体验证,遗传分析表明5个标记中有2个标记与Avr1连锁且在F1代中共分离,无交换重组发生。

菲律宾稻瘟病菌生理小种中AVR-Pita及其同源基因的序列与功能分析

根据已克隆的AVR-Pita及其同源基因序列设计4对引物,对来自菲律宾的74个稻瘟病单孢菌株DNA进行PCR扩增和序列分析,研究了与水稻抗病基因Pi-ta互作的稻瘟病菌无毒基因AVR-Pita及其同源基因序列多态性与进化关系。结果显示,在42个菌株中扩增出AVR-Pita1基因目的条带,31个菌株中扩增出AVR-Pita3基因目的条带,55个菌株中扩增出AVR-Pita4基因目的条带,但所有供试菌株均未扩增出AVR-Pita2基因目的条带。对PCR产物进行测序分析,发现AVR-Pita1基因在菲律宾的生理小种中存在序列多态性,可划分为5个单倍型,共有10个多态性位点;AVR-Pita3和AVR-Pita4基因序列较保守,序列比对后没有发现多态性。对不同单基因系接种鉴定,发现除第3种AVR-Pita1单倍型外,含有AVR-Pita1单倍型1、2、4及5的生理小种均不能与Pi-ta基因互作,从而使Pi-ta单基因系IRBLta-CT2在接种后表现为感病。以上试验结果说明AVR-Pita1基因变异性较强,且序列改变后会导致基因功能的变化。

植物抗病基因与病原菌无毒基因互作的分子基础

近10年来,大量的植物抗病基因和病原菌无毒基因被克隆,抗病基因和无毒基因的结构、功能及其互作关系的研究也取得重大进展。通过介绍抗病基因与无毒基因互作的两种模式,从抗病基因与病原菌无毒基因互作角度探讨了抗病基因在植物抗病育种和农作物生产中应用的问题,提出抗细菌和真菌单基因转化很难赋予农作物切实抗性。

晚疫病过敏反应阻断突变体抗氧化酶与相关基因的变化分析

马铃薯抗晚疫病基因R3a和Avr3a互作符合基因对基因假说.为了解R3a和Avr3a基因互作后过敏反应(HR反应)发生机制,本实验利用一个在番茄中构建的MM-R3a-Avr3a系统,以两份筛选到的HR反应被阻断的突变体为材料,研究它们在喷施诱导剂地塞米松(DEX)诱导Avr3a基因表达后活性氧爆发、活性氧清除酶和抗氧化基因的变化情况.结果显示:MM-R3a-Avr3a在DEX处理后有O2-产生和H2O2累积并产生整株的HR反应并导致植株死亡,在突变体中也有O2-产生和H2O2累积却没有导致细胞死亡,说明突变基因与HR反应的发生关系密切;DEX处理后抗氧化酶基因SOD、PPO、CAT在转基因番茄MM-R3a-Avr3a和突变体中的变化有明显差异,由此推测番茄突变体中关键基因的突变导致活性氧清除酶和相关基因的表达发生变化.该研究为探索HR反应的发生机制及了解晚疫病抗病基因抗病机理的打下基础.

水稻抗稻瘟病分子遗传研究进展

了解水稻对稻瘟病的抗性机制,选育对稻瘟病具有广谱、持久抗性的水稻品种是水稻稻瘟病研究的重点与难点。从水稻抗稻瘟R基因和稻瘟菌Avr基因的定位与克隆、功能和结构特点、两者之间的互作机制等方面综述了目前稻瘟病的研究进展,并对稻瘟病需要进一步研究的问题进行了讨论和展望。

棉花黄萎病菌AD-cDNA文库的构建

以黄萎病菌（从邯208中分离到的致病性中等的和从中棉所8号中分离到的致病性弱的菌株）为材料,构建了AD-cDNA文库。该文库的转化效率为4×105cfu/μg,库容量为4.8×106克隆,插入片段的大小在750~1 500 bp之间。筛选获得的候选蛋白测序结果表明含有TRRAP结构域（TRansformation/tRanscription domain-Associated Protein,转化/转录域相关蛋白）,推测TRRAP是一个锚定蛋白,是Avr蛋白和R蛋白相互识别和交换信号的场所,其功能和作用机制有待进一步的研究。该文库可以用于棉花抗黄萎病的相关研究,并为进一步解释棉花抗黄萎病菌的机理提供研究基础。

番茄叶霉菌及番茄抗性基因分子生物学研究进展

叶霉菌(Cladosporium fulvum)是番茄(Solanum lycopersicum)叶霉病致病真菌,严重地威胁着番茄生产;二者互作遵循"基因对基因"假说,是目前研究植物与病原菌互作模式系统。本文简要地回顾了番茄叶霉菌和抗性基因(Cf)研究历史;概述了叶霉菌侵染特征、效应因子的类型、功能和特性;对番茄Cf基因的类型、定位、进化、结构和功能研究进展加以综述,特别是对Cf/Avr互作的分子机制、信号转导和抗性基因自激活等最新研究成果加以重点阐述;同时,对今后番茄抗叶霉病研究所面临问题、研究热点和解决策略进行了讨论。以期为番茄抗叶霉病或植物抗真菌病研究提供一些有用信息。