植物NBS类抗病基因的进化

NBS(Nucleotide-binding site)类抗病基因是植物中最重要的一类抗病基因, 其进化模式、结构特点和功能调控一直是抗病基因研究领域的热点。这类基因具有保守的结构域, 广泛存在于植物基因组中, 在不同植物基因组中数目差异较大且具有较低的表达量。此外, 同源NBS类抗病基因之间通过频繁的序列交换产生广泛的序列多样性, 且抗病基因位点具有较差的线性。依据基因之间序列交换的频率, 抗病基因可分为TypeⅠ和TypeⅡ两类。文章从抗病基因的结构、数量、分布、序列多样性、进化模式以及表达调控等方面进行了综述, 旨在为后续NBS类抗病基因的相关研究提供参考。     

转录因子在植物抗病基因工程中的研究进展

转录因子与顺式作用元件结合,可调控下游一系列基因的表达。通过基因工程手段使一个抗病转录因子基因在植物中超表达就相当于转入了多个抗病基因,从而提高综合抗病能力,因此,转录因子已成为近年来的研究热点。综述了乙烯应答元件结合因子(Ethylene-responsive element binding factors,AP2/EREBP)、MYB、WRKY、碱性亮氨酸拉链家族和homeodomain蛋白5种植物抗病相关转录因子的结构、功能特性、调控机制以及它们在植物抗病基因工程方面的研究成果,并展望了其应用前景。     

作物抗病基因工程研究进展

控制植物病害的关键,取决于对植物与病原菌相互作用的分子机理的了解。将抗病基因、信号传导／调控基因、抗菌蛋白基因等导入拟改良的作物、选育抗病新品系,是当前作物抗病基因工程研究的主要策略。本文介绍利用植物抗病反应中系列重要基因进行作物抗病基因工程的研究进展,讨论了目前作物抗病基因工程中存在的问题及其解决的方法。     

林木抗病基因定位研究现状及策略

提高植物抗病性是植物育种的重要目标之一,传统的抗病育种研究是十分复杂和费时的,如能分离和克隆抗病基因,在分子水平上对抗病基因进行操作并加以利用,则能大大加速抗病育种的进程。近年来,在鉴定和分离抗病基因方面取得了重大进展,对某些抗病基因进行操作已进入实...     

烟草花叶病毒和黄瓜花叶病毒双价RNA沉默抗病载体的快速构建*

利用重组PCR技术将烟草花叶病毒(TMV)部分移动蛋白基因（△MP）和黄瓜花叶病毒（CMV）部分复制酶基因（△Rep）连接起来,获得全长约1000 bp的MP-Rep融合基因,将所得融合基因以反向重复的方式与大豆内含子相连,并定向插入到植物表达载体pBIN438上35S启动子下游,构建了含两种不同病毒来源基因的植物表达载体pBIN438-MP-Rep（i/r）。酶切和PCR鉴定证明所构建的载体与预期的设计完全一致。该研究结果为利用RNA沉默原理进行植物广谱抗病研究奠定了基础。     

一种新型几丁质酶基因LcChi2在转基因水稻中的功能分析

LcChi2是从羊草中克隆获得的一种新型几丁质酶基因,生物信息学分析表明该基因表达一个Ⅱ类几丁质酶,属于19家族。在双子叶模式植物烟草中过表达该基因表现为抗真菌病害的生物学功能提高,然而在单子叶植物中是否具有抗病功能至今未知。以吉林省主栽水稻品种吉粳88为供试材料,构建了含LcChi2基因和除草剂筛选标记Bar基因的双价植物表达载体,利用农杆菌介导的遗传转化方法成功获得LcChi2和Bar基因过表达的转基因水稻。T_1代转基因水稻的PCR、RT-PCR和几丁质酶活性检测结果表明LcChi2基因已成功整合到水稻基因组中,并且表达产物表现出较高的外源几丁质酶活性;稻瘟病活体接种实验结果证明该基因显著提高了水稻的抗病性;抗除草剂鉴定结果表明获得的转基因水稻新材料同时具有除草剂抗性。研究结果证明LcChi2基因可有效提高单子叶植物的抗病性,该基因在利用现代生物技术开展抗病作物遗传改良方面具有重要的应用价值。     

树木抗病基因研究进展

在长期进化过程中,植物形成了一系列防御机制,抵抗各类病原物入侵,抗病R基因在其中发挥着关键作用。R基因的研究,在农作物中取得很大进展,已成为植物病理学的研究热点。相比之下,树木抗病基因研究较为落后,虽从苹果、杨树和柚子中已分离了几个与已知R基因具有类似结构与功能的基因,但还没有真正的树木抗病R基因被克隆出来;目前,大部分研究主要集中在利用分子标记构建连锁图谱,寻找抗病数量性状位点（Quantitative trait loci,QTL）和与R基因紧密连锁或共分离的质量性状标记;其中一些标记已经应用在分子辅助选育中,并显示了诱人的应用前景。另外,利用已知抗病R基因的保守区域,从多种植物中已扩增出许多抗病基因类似序列,它们大多被转化为与R基因紧密连锁的标记或被当作抗病候选基因。     

植物肉桂酰辅酶A还原酶基因克隆研究进展

木质素单体合成的过程中涉及了许多酶的参与,而肉桂酰辅酶A还原酶(cinnamoyl-CoA reductase,CCR)是该过程中的一个关键酶。综述了CCR基因在植物体内的克隆、基因功能及在植物组织中的表达情况,并介绍了该基因在植物的抗病虫害和抗逆性研究、饲草和能源上的应用潜力,为进一步研究CCR基因生物学功能和利用奠定了基础。     

植物抗病基因工程的研究进展及前景展望

近年来,随着植物抗病基因(尤其是抗病毒基因)的分离,植物抗病机制的分子生物学和植物抗病基因工程的研究轰轰烈烈地展开并取得重大突破。本文针对植物抗病基因工程的原理、抗病基因、转化方法等方面的进展进行了综述,并对抗病基因工程的应用前景做了展望。     

拟南芥灰霉病抗性相关转录因子

病原菌的侵染激发植物大量防御响应基因的表达, 其中转录因子在协调庞大的抗病防御网络中发挥重要作用。灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)是最具破坏力的死体营养型病原真菌之一, 在农业生产上造成严重的经济损失。文章综述了ERF(Ethylene response factors)、WRKY、MYB等家族中参与灰霉病防御反应的转录因子的功能研究进展。转录因子通过复杂的mRNA或蛋白水平的互作方式构成了精细的调控网络, 以激活下游防卫基因的表达, 从而诱导抗病反应。一部分转录因子是协调不同激素信号通路交叉响应的重要节点和调节器, 将植物抵御不同类型病原菌的分子机制联系起来。对这类转录因子的研究将为研究植物其他病原菌防御机制提供线索, 另外深入理解抗病机制将有助于研究者在作物改良和保护中更高效地利用抗病基因。     

植物抗病的分子生物学基础

随着分子生物学的不断发展,人们已逐步了解植物寄主与病原之间的相互作用及植物抗病的分子机理。植物受病原侵染后出现两种类型的卫反应：局部防卫反应（过敏反应）和系统获得性防卫反应。本质素、植保素、活性氧、水杨酸等物质已被证明了在植物抗病中起了重要作用。抗病基因和防卫基因的诱导表达构成了防卫反应的遗传基础。本文综述了近年来抗病的分子生物学研究进展,并对其发展和应用前景作了展望。     

植物抗病基因克隆与功能研究进展

植物抗病基因（R基因）是分子植物病理学和植物基因工程研究的热点之一,R基因的克隆及其在抗病反应中的功能研究为揭示植物抗病机制和有效－控制植物病害奠定了基础,本文介绍了R基因的成功克隆方法和克隆新策略,对R基因编码产物的功能进行了分类分析,并对通过遗传工程途径发展R基因介导的抗病植物新品种进行了展望。     

防御素的生物学特性及其抗病基因工程

防御素是一种富含半胱氨酸的小分子多肽,对细菌等微生物具有广谱抗性,且作用机制特殊。迄今为止,国内外在防御素方面进行了大量的研究,已经从各类生物体中分离出不同种类的防御素,并在基因工程和医药领域呈现广泛的应用前景。文章对防御素的分类、生物学特性,包括哺乳动物α-、β-、θ-防御素、昆虫以及植物防御素的分子结构及抗菌活性进行了综述,阐述了防御素的膜作用及与细胞内复合物结合的作用机制。总结和归纳了防御素基因的分离、表达研究进展及动、植物防御素基因在抗病基因工程领域的应用,并对防御素在未来的生物制药和植物抗病基因工程方面的应用前景进行了展望。     

Engineering plant immune circuit: walking to the bright future with a novel toolbox

Plant pathogens destroy crops and cause severe yield losses, leading to an insufficient food supply to sustain the human population. Apart from relying on natural plant immune systems to combat biological agents or waiting for the appropriate evolutionary steps to occur over time, researchers are currently seeking new breakthrough methods to boost disease resistance in plants through genetic engineering. Here, we summarize the past two decades of research in disease resistance engineering against an assortment of pathogens through modifying the plant immune components (internal and external) with several biotechnological techniques. We also discuss potential strategies and provide perspectives on engineering plant immune systems for enhanced pathogen resistance and plant fitness.     

Signalling in Rhizobacteria-Induced Systemic Resistance in Arabidopsis thaliana

Abstract: To protect themselves from disease, plants have evolved sophisticated defence mechanisms in which the signal molecules salicylic acid, jasmonic acid and ethylene often play crucial roles. Elucidation of signalling pathways controlling disease resistance is a major objective in research on plant-pathogen interactions. The capacity of a plant to develop a broad spectrum, systemic acquired resistance (SAR) after primary infection with a necrotizing pathogen is well-known and its signal transduction pathway extensively studied. Plants of which the roots have been colonized by specific strains of non-pathogenic fluorescent Pseudomonas spp. develop a phenotypically similar form of protection that is called rhizobacteria-mediated induced systemic resistance (ISR). In contrast to pathogen-induced SAR, which is regulated by salicylic acid, rhizobacteria-mediated ISR is controlled by a signalling pathway in which jasmonic acid and ethylene play key roles. In the past eight years, the model plant species Arabidopsis thaliana was explored to study the molecular basis of rhizobacteria-mediated ISR. Here we review current knowledge of the signal transduction steps involved in the ISR pathway that leads from recognition of the rhizobacteria in the roots to systemic expression of broad-spectrum disease resistance in aboveground foliar tissues.     

Elicitins与植物的抗病性

Elicitins是一类分子量约为10kD的小分子蛋白激发子,由Phytophthora和Pythium两个属的植物病原卵菌胞外分泌产生,在烟草上引起过敏性反应(hypersensitive response,HR)和系统获得抗病性(systemic acquired resistance,SAR)。中从Elicitins结构与功能、生物学意义、基因表达调控,Elicitins在植物上诱发的信号传导和转Ebcitins基因的抗病基因工程5个方面概述了Elicitins的研究进展。     

Brassinosteroid functions in a broad range of disease resistance in tobacco and rice

Brassinolide (BL), considered to be the most important brassinosteroid (BR) and playing pivotal roles in the hormonal regulation of plant growth and development, was found to induce disease resistance in plants. To study the potentialities of BL activity on stress responding systems, we analyzed its ability to induce disease resistance in tobacco and rice plants. Wild-type tobacco treated with BL exhibited enhanced resistance to the viral pathogen tobacco mosaic virus (TMV), the bacterial pathogen Pseudomonas syringae pv. tabaci (Pst), and the fungal pathogen Oidium sp. The measurement of salicylic acid (SA) in wild-type plants treated with BL and the pathogen infection assays using NahG transgenic plants indicate that BL-induced resistance does not require SA biosynthesis. BL treatment did not induce either acidic or basic pathogenesis-related (PR) gene expression, suggesting that BL-induced resistance is distinct from systemic acquired resistance (SAR) and wound-inducible disease resistance. Analysis using brassinazole 2001, a specific inhibitor for BR biosynthesis, and the measurement of BRs in TMV-infected tobacco leaves indicate that steroid hormone-mediated disease resistance (BDR) plays part in defense response in tobacco. Simultaneous activation of SAR and BDR by SAR inducers and BL, respectively, exhibited additive protective effects against TMV and Pst, indicating that there is no cross-talk between SAR- and BDR-signaling pathway downstream of BL. In addition to the enhanced resistance to a broad range of diseases in tobacco, BL induced resistance in rice to rice blast and bacterial blight diseases caused by Magnaporthe grisea and Xanthomonas oryzae pv. oryzae, respectively. Our data suggest that BDR functions in the innate immunity system of higher plants including dicotyledonous and monocotyledonous species.     

植物抗寒冻基因工程研究进展

低湿寒害是限制农作物产量和分布的一种全球性的自然灾害。提高农作物的抗寒性具有重要意义。目前随着植物寒害机理、抗寒冻和冷驯化分子机理的深入发展,已研究发现了多种抗寒基因,包括各种抗寒调控基因和各种抗寒功能基因,从而使植物抗寒冻基因工程的研究与应用得以了广泛开展,以期最终有效地提高农作物的抗寒性,增加农业产量。本文综合概述了国内外有关植物抗寒冻基因工程的最新研究方向、进展及成就,并提出了此领域尚存在的一些问题及其前景展望。     

辣椒抗病基因工程研究进展(综述)

辣椒易发生由细菌、真菌和病毒等引致的病害,基因工程技术为辣椒抗病育种开辟了新途径。本文就晚近以离体再生植株和转基因技术等为基础的辣椒抗病基因工程研究进展进行综述。     

Systemic acquired resistance signal transduction

Systemic acquired resistance (SAR) is an inducible plant defense response in which a prior foliar pathogen infection activates resistance in noninfected foliar tissues. Salicylic acid (SA) accumulation is essential for the establishment of SAR. While SA is probably not the long‐distance systemic signal instrumental for SAR activation, it is required for transduction of the signal in noninfected tissues. Although SAR was first described as a response to necrogenic pathogen infection, synthetic chemicals have been identified that effectively activate SAR. Elucidation of SAR signal transduction has been facilitated by the identification and characterization of Arabidopsis mutants. Disease lesion mimic mutants exhibit constitutive SAR as well as spontaneous lesion formation similar to pathogen‐associated hypersensitive cell death. Some disease lesion mimic mutants do not exhibit a lesioned phenotype when SA accumulation is prevented, thereby providing evidence for a feedback loop in SAR signal transduction. Moreover, characterization of mutants compromised for SAR activation has provided additional evidence for common signaling components between SAR and gene‐for‐gene resistance.