中科院微生物所揭示水稻识别稻瘟菌侵染机制

<正>水稻是我国重要的粮食作物,但稻瘟菌的危害是影响水稻高产、稳产的一个重要因素。中国科学院微生物研究所刘俊课题组在前期的研究中发现,稻瘟菌侵染水稻时可以分泌众多的蛋白到水稻的质外体中。而植物对病菌的识别主要存在于两个层面,对病菌表面保守的分子特征物质(PAMP)的识别(PTI,PAMPs triggered immunity)和对致病因子(effector)的识别(ETI,Effector triggered immunity)。识别PAMPs的     

植物天然免疫控制机理研究获进展

<正>病原微生物效应蛋白引发的免疫(effector triggered immunity ETI)是植物天然免疫的重要组成部分,在ETI反应中,植物通过胞内免疫受体特异性地识别病原物分泌的效应蛋白进而激活下游的抗性反应,但免疫受体的活性调控机理仍不清楚。拟南芥的抗性蛋白RPM1是重要的细胞内免疫受体,RPM1特异性地介导对效应蛋白Avr B的识别,这种识别是通过对RPM1-互作蛋白RIN4的Thr166磷酸化介导的。目前的模型认为,该位点磷酸化直接被RPM1所识别,触发免     

小麦TaPIM1基因的克隆及其转基因烟草的抗病性分析

TaPIM1是从小麦中克隆获得的1个病原诱导的小麦MYB基因,编码由323个氨基酸残基组成的蛋白TaPIM1。TaPIM1具有R2R3类MYB转录因子的典型结构,即2个保守的MYBDNA结合域(R2和R3)、核定位位点和酸性激活区。TaPIM1的全长氨基酸序列与已克隆MYB蛋白的一致性仅为43.69%以下,为植物MYB转录因子家族R2R3亚群的一个新成员。小麦纹枯病菌(Rhizoctonia cerealis)、根腐病菌(Bipolaris sorokiniana)侵染可快速诱导抗病小麦中TaPIM1基因的上调表达,说明TaPIM1可能参与小麦对纹枯病菌、根腐病菌的防御反应。将TaPIM1基因构建到由组成型强启动子CaMV35S控制的双子叶转化载体pBI121上,通过农杆菌介导法将其转入烟草W38品系。通过卡那霉素抗性筛选和PCR检测,鉴定出转TaPIM1基因烟草T0代株系M66、M102、M110等12个株系。对转基因烟草T1代株系进行PCR、RT-PCR分析和青枯病菌抗性分析,结果表明,TaPIM1超量表达的转基因烟草株系M66、M102和M110对青枯病菌(Ralstonia solanacearum)的抗性显著高于未转基因烟草对照,TaPIM1正向调控烟草对某些病原菌的防御反应。     

棉花红腐病菌氮代谢途径相关酶的基因位点测定

通过对菌株同类型的nit突变体互补测定方法,对棉花红腐病菌(串珠镰孢霉)氮代谢途径相关因子的基因位点进行研究。根据对单孢菌株SC50的42个含钼协同因子缺陷型突变体(nitB)的互补测定,鉴定出至少有7个基因位点控制含钼协同因子;对硝酸盐还原酶缺陷型突变体(ni tA)间以及亚硝酸盐还原酶缺陷型突变体(nitC)间互补测定的结果表明,这两种酶均由多个基因位点控制,并有其它基因参与互作。     

gdo基因可作为HIGS技术防治小麦全蚀病的候选靶基因

<正>为了筛选可利用寄主诱导基因沉默(HIGS)技术防治小麦全蚀病的靶基因,河南农业大学生命科学学院与河南省农业科学院植物保护研究所合作利用RNA干涉(RNAi)技术,探讨了编码龙胆酸1,2-双加氧酶(Gentisate1,2-dioxygenase,GDO)的gdo基因沉默对小麦全蚀病菌KX-7菌丝生长速率和致病能力的影响。结果表明,gdo基因沉默明显抑制全蚀病菌的生长速率,参试30个转化子在PD平板上的相对生长速率只有     

冬瓜枯萎病菌核糖体rDNA ITS区的克隆与序列分析

采用镰刀菌核糖体基因转录间隔区(ITS)通用引物,PCR扩增冬瓜枯萎病菌核糖体基因ITS区,并对产物进行克隆和序列分析;利用Mega 4.1软件对序列及GeneBank中以葫芦科为寄主的镰刀菌不同专化型ITS序列进行聚类。冬瓜枯萎病菌ITS全长1 063 bp,其中包括18S rDNA一部分序列,5.8S rDNA,ITS1和ITS2全部序列及28S rD-NA部分序列。聚类结果将15个菌株ITS序列划分为2个类群,类群I包括4个菌株,分别为2个西瓜枯萎病菌株和2个甜瓜枯萎病菌株;类群II包括11个菌株,其中冬瓜枯萎病菌株就在该类群中,其余为甜瓜枯萎病菌株5个、西瓜枯萎病菌株3个、黄瓜枯萎病菌株、丝瓜枯萎病菌株和葫芦枯萎病菌株各1个。     

利用基因芯片检测水稻细菌性条斑病抗性相关基因

细菌性条斑病(简称细条病)是水稻的主要病害之一.为了鉴定细条病的抗性基因,我们利用Affymetrix的基因芯片对抗病品种Acc8558和感病品种H359中受细条病菌侵染调控的基因进行高通量的检测.在两品种中共检测到956个差异表达基因,其中12个基因在两品种中一致上调,54个基因在两品种中一致下调,20个基因在两品种中表达变化方向相反.对差异表达基因的基因本性、代谢路径和启动子进行了分析.比较发现有30个差异表达基因的位置与已报道的控制水稻细条病的QTL吻合.本研究为水稻细条病抗性基因的克隆提供了线索,为揭示水稻细条病抗性的分子遗传机理奠定了基础.     

谷子弯孢病菌Clga-1基因克隆及特征分析

谷子弯孢病菌(Cochliobolus lunatus)引起的谷子叶斑病是谷子生产上的重要病害之一,常造成严重经济损失.本研究利用候选基因法和RACE技术克隆了谷子弯孢病菌中的1个Ga基因,命名为Clga-1,在GeneBank登陆号为HQ699081.Clga-1基因开放阅读框为l 062 bp,编码353个氨基酸多...     

白叶枯病菌侵染下的水稻内参基因稳定性

水稻白叶枯病是由黄单胞菌水稻致病变种引起的一种细菌性枯萎病害,严重危害水稻产量。水稻受白叶枯侵染后,通过对相关基因表达变化进行检测,是研究水稻-白叶枯病菌分子互作机理的一种重要手段。为了筛选出稳定表达的内参基因,以确保后续基因表达分析结果的可靠性,本研究以接种了白叶枯病菌PXO61、PXO99的水稻叶片为研究材料,在侵染后不同时间点取样,对6个常用的水稻内参基因(TUB,EF1α,UBQ5,ACT,18Sr RNA和GAPDH)的表达进行qRT-PCR检测并用ge Norm、Norm Finder和Best Keeper三种软件对6对常用内参基因的稳定性进行了分析。结果发现:6个内参基因在两种白叶枯病菌侵染后的表达量变化均有差异;综合三种软件算法,受白叶枯PXO61和PXO99侵染后水稻叶片中表达最稳定的基因为EF1α、ACT和TUB,为水稻响应白叶枯病菌基因表达及其进一步的功能研究提供了参考和借鉴。     

玉米大斑病菌StRTG2基因结构、原核表达及表达模式分析

为明确玉米大斑病菌StRTG2基因功能以及其在病菌不同发育时期的表达模式。利用酵母ScRTG2基因编码的氨基酸序列进行BlastP,在玉米大斑病菌中得到了其同源基因序列,将其命名为StRTG2;分别以玉米大斑病菌野生型01-23的全基因组DNA及cDNA为模板,对该基因进行克隆;利用生物信息学技术对该基因编码的蛋白StRtg2进行理化性质分析、结构域预测、亚细胞定位预测;利用MEGA 7.0对Rtg2进行进化关系分析;扩增目的片段的ORF序列,构建该基因原核表达载体,通过转化大肠杆菌BL21后,使用IPTG进行诱导表达;最后利用RNA-Seq数据库分析StRTG2基因在玉米大斑病菌关键生长发育时期(菌丝、分生孢子、芽管、附着胞和侵入钉)的表达模式。主要研究结果如下:克隆了该基因发现其长度为1 695 bp,不含有内含子;该基因编码的蛋白由564个氨基酸组成,理论等电点值(pI)是6.96,具有典型的Ppx-Gppa保守结构域,亚细胞定位预测结果显示,该蛋白在细胞各部位均有分布,分布于细胞质中的可能性最大;对该蛋白进行进化关系分析表明,玉米大斑病菌StRtg2蛋白与番茄匍柄霉菌中同源蛋白的同源性最高,其次是酿酒酵母;原核表达该基因,SDS-PAGE胶显示该蛋白的大小约为62 ku,与预期大小相符;表达模式分析发现,该基因在病菌发育的5个时期均有表达,其中芽管和侵入钉时期表达量显著降低。为进一步解析StRTG2基因的功能研究奠定基础。     

玉米大斑病菌StCHS6的基因结构及表达规律分析

为了阐明玉米大斑病菌几丁质合成酶基因StCHS6在病菌生长发育及致病过程中的作用,克隆并解析了该基因及其编码蛋白的结构特征,明确了该基因在病菌生长发育过程中的表达模式。在玉米大斑病菌1号小种菌株01-23中克隆StCHS6,利用生物信息学手段分析该基因的结构特征,并利用已有的病菌重要发育阶段的RNA-Seq数据库信息,明确该基因的表达模式。结果发现,StCHS6位于病菌基因组scaffold_1:2066293-2069876(-)的位置,基因全长为3 584 bp,含有4个内含子和5个外显子;CDS序列大小为2 703 bp,编码900个氨基酸,脂肪指数为81.86,亲水性平均值为-0.178,等电点(PI)为8.36,不稳定指数为36.94,属于碱性稳定型蛋白;保守结构域分析表明,StCHS6蛋白含有几丁质合成酶催化结构域Chitin_synth_1和多个跨膜结构域;亚细胞定位分析推测该蛋白定位于细胞膜上;RNA-Seq数据分析表明,StCHS6在菌丝、分生孢子、芽管、附着胞和侵入钉5个发育时期均有表达,但其表达量有所差异。以芽管时期的表达量为1,菌丝、分生孢子、附着胞和侵入钉时期的表达量分别为芽管时期的3.80,4.97,3.40,2.60倍。为阐明玉米大斑病菌StCHS6的基因结构特征、表达模式及功能奠定了基础。     

河北省又取得一批农药植保类科研成果

<正>(接上期)8.马铃薯疮痂病菌分子检测体系建立单位名称:河北农业大学评价单位名称:河北省科技成果转化服务中心通过筛选通用特异性检测引物确定反应体系并结合荧光定量PCR技术,建立疮痂病菌的定性定量检测方法。根据疮痂病菌特有的毒素合成基因簇中的基因txtA、txtB、txtC(P450)、txtD(nos)序列设计引物,对选择的4个疮痂病菌模式菌株的基因组扩增,筛选到一个通用检测引物B1/B2,然后根     

Molecular Cloning and Preliminary Analysis of Clmk-1 Gene in Cochliobolus lunatus

谷子弯孢病菌(Cochliobolus lunatus)为谷子上重要的叶部病害,发生严重时会影响谷子的产量及品质.为了解MAPK级联途径在谷子弯孢病菌发育及致病性中的作用,根据已知植物病原真菌MAPK基因的保守结构域设计简并引物,通过PCR扩增法获得了谷子弯孢病菌MAPK基因的同源片段,并利用RACE技术获得了基因的全长cDNA 序列,该基因命名为Clmk-1.Clmk-1基因开放阅读框为1065bp,编码354个氨基酸,并且含有MAPK基因的保守的TGY和CD基序.聚类分析结果表明,谷子弯孢病菌Clmk-1基因与其他植物病原真菌Hog1类似MAPK基因的同源性很高.利用Promoterscan软件发现,Clmk-1基因启动子区含有热激转录因子(HSF)、ADR转录因子和GCR转录因子的结合元件.MAPK途径特异性抑制剂U0126抑制谷子弯孢的孢子萌发及芽管发育.研究初步表明,Clmk-1基因为Hog1类似MAPK基因,可能与渗透胁迫相关,并且MAPK级联途径参与病菌孢子萌发及芽管形态建成.克隆的Clmk-1基因为进一步研究谷子弯孢病菌MAPK基因的功能奠定基础.     

磷脂酶C特异性抑制剂U-73122对玉米大斑病菌分生孢子萌发及毒素活性的影响

磷脂酶C(Phospholipase C,PLC)通过降解细胞膜上的磷脂分子产生IP3和DAG两个第二信使分子,分别激活下游的Ca2+途径和蛋白激酶C。研究表明,PLC与植物病原真菌的致病及发育过程有关。利用PLC特异性抑制剂U-73122初步研究了玉米大斑病菌PLC的功能。结果显示,U-73122对玉米大斑病菌菌丝生长及分生孢子的萌发均具有明显的抑制作用,且抑制率随抑制剂浓度升高而增强;并且可引起芽管的缩短和不规则膨大。此外,U-73122也可以导致病菌粗毒素的生物学活性明显降低。由此说明PLC可以通过影响菌丝及芽管的极性生长,而调控玉米大斑病菌的菌丝及分生孢子发育;同时参与病菌的毒素合成。     

甘肃省主要小麦生产品种(系)及抗源材料抗白粉病基因推导分析

选用17个致病力不同的小麦白粉病菌菌系,对64个甘肃省主要生产品种(系)及抗源材料进行了苗期白粉病抗性鉴定,并结合系谱分析推导这些品种(系)所含抗病基因。初步判断陇原932含有Pm5及未知抗病基因;西峰20含有Pm6及未知抗病基因;98保1-2含有Pm8及未知抗病基因;863-13和石7816含有Pm19;天选43等6个品种(系)含有Pm21;兰天13等18个品种(系)对所有供试菌系均表现感病,与其他35个供试品种(系)一致,可能含有未知抗病基因或基因组合。聚类分析支持基因推导结果。     

MebZIP9转录因子的表达定位及转录激活活性分析

木薯作为一种重要的粮食作物,其产量和品质经常遭受到各种环境胁迫的影响。因此,通过研究木薯中可能参与抗病抗逆的相关基因,可对木薯的抗胁迫研究提供一定帮助。碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper,b ZIP)转录因子家族早已被鉴定出在植物的许多方面都起着重要的作用,但迄今为止,有关于木薯b ZIP转录因子研究的相关报道仍然非常少。本研究以木薯华南124号为材料,克隆了木薯b ZIP9转录因子的基因序列。荧光定量分析表明,细菌鞭毛蛋白及其N端一个保守的22个氨基酸的多肽(22 amino acids flagellin peptide,Flg22)、木薯细菌性枯萎病菌(Xanthomonas axonopodis pv.Manihotis)、水杨酸(salicylic acid,SA)和过氧化氢(hydrogen peroxide,H2O2)的处理都可诱导该基因的表达。亚细胞定位的结果表明MebZIP9蛋白定位于细胞核上。此外,酵母体内的转录激活活性分析的实验结果表明MebZIP9转录因子在酵母体内具有转录激活活性。以上研究结果为研究MebZIP9转录因子在木薯应答胁迫下的功能提供了一定的技术帮助。     

分子标记辅助培育水稻抗白叶枯病和稻瘟病三基因聚合系

水稻的白叶枯病和稻瘟病是水稻的两大主要病害, 通过分子标记辅助选择与传统的杂交、自交相结合的方法, 将抗稻瘟病的Pi9(t)基因和抗白叶枯病的Xa21及Xa23基因聚合到同一株系中, 经多代大田或/和温室接菌鉴定、室内标记选择和田间农艺性状的筛选, 获得了4个三基因聚合且农艺性状优良的株系L17~L20。用不同国家和地区的20个稻瘟病小种、中国流行的7个白叶枯病菌系C1~C7以及安徽省流行的白叶枯病菌系进行大田或/和温室抗病性鉴定, 结果显示, 株系L17~L20对20个稻瘟病小种均表现出抗性, 抗性水平与Pi9(t)基因的供体亲本75-1-127相当, 抗谱相同; 对白叶枯病的抗性和抗谱与Xa23基因相似, 不论在苗期还是在成株期均抗白叶枯病。与Xa21、Xa23基因的供体亲本M12和CBB23相比, 成株期的抗性水平有所增强。利用多重PCR技术, 在同一PCR反应中可同时选择Pi9(t)和Xa21基因, 提高了PCR选择效率。     

枸橼C-05抗柑橘溃疡病相关PRR基因LYK5的初步鉴定

为筛选出抗溃疡病病菌相关PRR(Pattern Recognition Receptors)基因,本研究以接种了溃疡病菌Xcc的抗病种质枸橼C-05(JY C-05)和感病种质冰糖橙(BTC)、酸橙(SC)及早蜜椪柑(ZM)为研究对象,利用荧光定量PCR分析PRR基因的表达,结果显示PRR基因中的LYK5(LYSIN MOTIF-CONTAINING RECEPTOR-LIKE KINASE5)基因在枸橼C-05中表达上调而在其它感病种质中表达下调,表明LYK5基因可能与枸橼C-05抗溃疡病相关;对枸橼C-05和感病种质LYK5核酸序列及氨基酸序列进行差异分析,发现枸橼C-05 LYK5基因与冰糖橙、来檬(LM)有差异,但是与大香橼(DXY)和爪哇柠檬(ZWNM)LYK5基因相似度为100%,说明基因结构差异不是枸橼C-05的LYK5基因参与抗溃疡病的原因;进一步对其蛋白关键结构域进行比较分析,显示LYK5蛋白质信号肽第16位氨基酸、LysM基序区域(第203号氨基酸,第209号氨基酸)和蛋白激酶结构域(第394位,第449位,第468位,第492位,第647位氨基酸)存在差异;同时,对其三级结构进行比对发现枸橼C-05 LYK5蛋白结构与感病种质冰糖橙、来檬、爪哇柠檬和大香橼并无差异,进一步表明LYK5基因参与枸橼C-05抗溃疡病的过程不是由其蛋白结构差异所致。分析枸橼C-05和其他柑橘种质的LYK5启动子,大多数元件的差异不能区分抗病和感病柑橘种质,只有枸橼C-05缺失激活分生组织特异性调控元件,其他柑橘种质均有该元件,这是不是LYK5在接种Xcc的不同柑橘中表达差异的原因还有待进一步探究。     

东北地区玉米大斑病菌生理分化研究

为明确东北地区玉米大斑病菌的生理分化及小种动态情况,分析玉米大斑病加重的原因。采用常规Ht单基因(Ht1、Ht2、Ht3、HtN)鉴别寄主鉴定技术,对2010年采自辽宁、吉林、黑龙江省22个县(市)88份玉米大斑病菌的菌株进行了生理小种鉴定,共鉴定出0、1、2、N、12、1N、23、2N、3N、12N、123N、123、23N和12N号14个生理小种;东北地区大斑病菌生理分化明显,出现了能够克服多个抗性基因的小种,其中,0号和1号生理小种分别占供试菌株的37.5%和20.5%,为优势小种;所鉴定的88个菌株对Ht1、Ht2、Ht3和HtN抗性基因的毒性频率分别为45.5%,30.7%,15.9%,23.7%。研究结果表明,东北地区玉米大斑病菌生理小种组成及种间的变异频率开始趋于复杂化,不断有新小种出现。玉米大斑病菌新小种出现0号和1号以外其他小种,出现频率升高和品种抗性丧失是导致玉米大斑病发生的重要原因。     

水稻OsMED7基因的克隆及表达分析

转录中介体复合物(Mediator com-plex)是一个由多亚基组成的RNA聚合酶II重要辅助因子,参与真核生物基因的转录调控。通过RT-PCR方法从水稻中克隆了拟南芥MED7的同源基因,命名为OsMED7,该基因的开放阅读框全长为531bp,编码一个含176个氨基酸的蛋白,含有一个MED7保守结构域。用水杨酸处理水稻幼苗后OsMED7基因的表达受到抑制,而茉莉酸的处理对OsMED7基因的表达没有影响,水稻接种白叶枯病菌24h后OsMED7基因的表达开始下降。结果表明,OsMED7亚基通过SA介导的信号转导途径参与水稻对白叶枯病菌的应答。