稻瘟病菌致病性的分子遗传学研究进展

由稻瘟病菌引起的稻瘟病是水稻生产上危害最为严重的真菌病害,对世界粮食生产造成巨大损失。稻瘟病菌成功侵染寄主包括分生孢子萌发、附着胞形成、侵染钉分化和侵染性菌丝扩展等一系列错综复杂的过程,其中每一环节都是由特定基因控制的。稻瘟病菌与水稻的互作符合经典的基因对基因学说,二者的不亲和互作是无毒基因与抗病基因相互作用的结果。近几十年来,世界各国的科学家对稻瘟病菌致病性的生物学及其遗传的分子机制进行了深入的研究。文章就稻瘟病菌致病性的分子遗传学及其遗传变异机制的研究进行了综述,同时对功能基因的研究方法进行了总结。     

稻瘟菌附着胞形成和发育的研究进展

附着胞是稻瘟菌侵染寄主的关键结构,cAMP、MAPK和Ca2+等信号途径参与其形成和发育,同时受寄主表面识别蛋白基因、黑色素合成基因、甘油合成基因、细胞自噬基因以及SNARE蛋白等因子调控。从以上几个方面综述了稻瘟菌附着胞形成与发育的研究进展。     

稻曲病菌PMK1类同源基因克隆及在稻瘟病菌遗传互补中的功能验证

[目的]克隆稻曲病菌PMK1类MAPK(Mitogen-activated protein kinase)同源基因.[方法]根据丝状真菌MAPK蛋白保守性设计简并引物扩增稻曲病菌MAPK基因部分片段,进而利用TAIL-PCR进行染色体步移和RT-PCR获得UVMK1基因全长和cDNA全长.构建互补载体,交叉互补稻瘟病菌APMK1突变体菌株nn78进行功能验证,包括附着胞分化和致病性测定.[结果]UVMK1基因全长1435 bp,包含3个内含子,编码355氨基酸的蛋白.UVMK1推导蛋白与丝状真菌Magnaporthe grisea PMK1,Fusarium oxysporum FMK1,Fusarium solani FSMAPK,Colletotrichumlagenarium CMK1,Botrytis cinerea BMK1,Claviceps purpurea CMPK1等编码蛋白高度同源.转化稻瘟病菌菌株nn78,获得5个转化子.其中选取的转化子恢复了稻瘟病菌正常的附着胞分化和对大麦叶片的致病能力.[结论]本研究成功分离了首个稻曲病菌MAPK基因,而且UVMK1基因是稻瘟病菌PMK1的同源基因.     

稻瘟病菌不同生长期蛋白精氨酸甲基转移酶基因的表达分析

精氨酸甲基化是一种广泛存在于真核生物中的蛋白质翻译后修饰,其主要过程为蛋白质精氨酸甲基转移酶(Protein arginine methyltransferases,PRMTs)催化S-腺苷甲硫胺酸(S-adenosylmethionine,SAM)提供的甲基基团转移到蛋白质精氨酸侧链胍基基团上。由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)侵染水稻引起的稻瘟病,每年均会为水稻生产造成严重损失。近年来稻瘟病菌和水稻已成为研究植物病原真菌与寄主植物互作的理想模式生物。生物信息学分析表明,稻瘟病菌中含有4个PRMT基因(Mo PRMT1-4),经蛋白序列比对分析发现,它们均含有保守的甲基转移酶结构域;构建系统发育树,表明稻瘟病菌PRMTs在丝状真菌中高度保守;通过提取稻瘟病菌在不同生长和侵染时期的m RNA,利用实时荧光定量PCR技术,分析稻瘟病菌PRMTs基因的表达谱,发现Mo PRMT1在侵染后24 h表达量达到最高峰,而其他阶段表达水平基本一致;Mo PRMT2与其他3个基因相比,各阶段表达量均较低,且各时期表达水平也没有明显变化;Mo PRMT3在芽管和附着胞发育阶段表达量较高,Mo PRMT3和Mo PRMT4在成熟附着胞时期表达量均达到最高,Mo PRMT4在侵染后42 h也出现表达峰值。这些数据表明PRMTs基因对于稻瘟病菌的侵染致病可能起重要调控作用。     

金龟子绿僵菌附着胞分化及其与环腺苷酸cAMP的关联性研究

寄主识别与附着胞分化是虫生真菌启动侵染过程的首要步骤。本文利用先前获得的金龟子绿僵菌基因缺失突变株与其野生型一起进行附着胞分化研究。接种后不同时间下的观察表明,绿僵菌突变株或野生型的附着胞既可以在萌发不久的芽管顶端形成,也可以在伸长菌丝分支的顶端形成。与野生型不同的是,突变株附着胞的分化频率显著下降,附着胞周围也缺乏粘液层的产生。研究表明,绿僵菌的类枯草杆菌类体壁降解酶对于附着胞分化不产生影响,对体壁降解也非完全必需的。与突变株附着胞分化频率显著降低相对应,其胞内环腺苷酸cAMP水平显著下降,而添加外源cAMP能够显著增加其附着胞分化频率,说明绿僵菌cAMP信号途径对于调控附着胞分化起着重要的作用。     

稻瘟病菌侵染诱导的水稻早期反应基因的cDNA片段克隆与序列分析

以稻瘟病菌感染水稻,利用ｍＲＮＡ 差异显示技术分离了稻瘟病菌侵染诱导的水稻早期反应基因ＥＲ１（ｅａｒｌｙ ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｇｅｎｅ） 的ｃＤＮＡ 片段。Ｎｏｒｔｈｅｒｎ ｂｌｏｔ 分析表明,ＥＲ１ 基因在稻瘟病菌侵染水稻叶片６ ｈ 后开始表达,８ ｈ 最强,１０ ～１２ ｈ 开始减弱,１６ ｈ 消失。Ｓｏｕｔｈｅｒｎ ｂｌｏｔ 分析表明,ＥＲ１ 基因属于水稻基因组。对ＥＲ１ 基因片段（２１９ ｂｐ） 进行了克隆和序列分析。经查询,在ＧｅｎＢａｎｋ 中没有与ＥＲ１ 同源的基因序列。     

植物病原真菌附着胞的机械穿透力

植物病原真菌侵入寄主组织并在寄主组织中生长是其致病的基本条件(Deising et al., 2000; Hartmann et al.,1996; Tucker & Talbot, 2001; Buller,1931).但是,关于病原真菌是靠机械力还是酶解作用,亦或是二者结合穿透寄主的争论,已经持续了多年(Latunde-Dada,2001;Mendgen et al.,1996).许多植物病原菌能形成称为附着胞的特异侵染结构,可以产生很大的机械压力,推动侵染菌丝侵入寄主组织.顶端生长是菌丝生长的特点之一,通过顶端生长,可以侵入固体基质获取营养.真菌细胞内的渗透压是维持顶端生长、推动病原真菌侵入寄主的动力.早在1931年, Buller(1931)在一个简单的实验中已经观察到真菌菌丝细胞内巨大膨压的产生并转化为压力的现象:一种鬼伞Coprinus sterquilinus的菌柄直径仅有6mm,却可以撑起200g的重物,压强至少可达0.07 MPa (0.7 bar).许多蘑菇种类可以顶起障碍物及顶开沥青路面或石块等,都显示了菌丝的膨压可以使菌丝细胞产生很大的机械强度.最近关于稻瘟病菌Magnaporthe grisea的研究结果表明,病菌可以产生足够的机械力直接穿透水稻的表皮细胞(De Jong et al.,1997).本文对真菌穿透寄主的机械力的研究进展进行简述.     

稻瘟病菌AVR-pita等位基因的遗传多样性研究(简报)

由真菌Magnaporthe grisea引起的稻瘟病是我国水稻三大病害之一．也是遍及世界各水稻产区的重要病害．每年均有不同程度的发生．流行年份一般减产10％-20％．严重的达40％-50％．局部田块甚至颗粒无收。稻瘟病菌在进化过程中形成了遗传多样性和毒性易变的特性．是水稻品种抗病性容易丧失的主要原因之一。对稻瘟病系统研究的证据表明．水稻与稻瘟病菌之间的互作．符合“基因对基因”假说。也就是说．水稻有一抗病基因,稻瘟病菌中就会有相对应的无毒基因．     

稻瘟病菌无毒基因研究进展

水稻与稻瘟病菌之间的特异互作符合基因对基因假说。本文将从稻瘟病菌与水稻抗病基因间的互作特点、稻瘟病菌的分子标记、已克隆的稻瘟病菌无毒基因三个方面对稻瘟病菌无毒基因研究进展作简要介绍     

稻瘟菌MgORP1基因敲除突变株的构建及其表型分析

[目的]了解稻瘟病菌中氧固醇结合蛋白(oxysterol-binding proteins related proteins,缩写为ORPs)家族成员组成情况,构建MgORP1基因缺失突变株和互补株,对MgORP1基因功能进行初步研究.[方法]以ORPs家族的典型结构域"ORD"为靶标,对稻瘟病菌基因组数据库进行BlastP搜索.通过同源重组的策略,构建MgORP1基因缺失突变体,再通过重新导入该基因全长片段获得互补株.然后对野生型、突变体和互补株进行菌落、分生孢子和附着胞形态或形成情况、以及致病力进行比较分析.[结果]稻瘟病菌基因组中含有6个可能的ORPs族蛋白,其中MgORP1基因的破坏降低了稻瘟菌在完全培养基上的菌落生长速率和产孢量.但对菌丝、分生孢子和附着胞的形态,以及在水稻上的致病力没有明显影响.[结论]MgORP1基因可能与稻瘟病菌的菌落生长和产孢量相关.     

ENZYMIC ACTIVITIES IN DISSOCIATED NEURONS DIFFERENTIATED IN CULTURES IN VITRO

Abstract— The appearance of the enzymes succinate dehydrogenase, lactate dehydrogenase, acid phosphatase, monoamine oxidase and acetylcholinesterase in cultures of dissociated spinal cord, dorsal root ganglia and cerebellum removed at different stages of development have been studied. The neurons differentiated in vitro have morphological and cytochemical characteristics similar to those of the normally developing neurons. On the basis of the results obtained, it is argued that in this experimental model the histogenetic determination of the neuroblasts at the time of the explant may start and bring to an end the morphological and biochemical differentiation of the various types of neurons even under conditions extremely different from those of normal development.     

VARIATION IN DEVELOPMENTAL CONSTRAINTS IN SIGMODON

Developmental constraints can be interpreted as factors of developmental origin responsible for covariation among measured variables. Several hypotheses have been proposed to link the possession of such constraints to subsequent evolution. Using confirmatory factor analysis, we compare developmental factors across selected taxa of cotton rats, genus Sigmodon. Three factors explain well the covariation among orofacial measurements: (1) responses to body size variation, (1) coordinated growth of traits of the occluding-tooth complex, and (3) responses to musculoskeletal interactions. Sigmodon taxa share these factors, but differ in the variance-covariance matrix of factors, and the unique variances of individual traits. Patterns of covariation among measurements of the neurocranial complex reflect responses to body size variation, and perhaps also responses to fetal brain growth. While there are no significant differences across taxa in factorpattern, variance-covariance matrix of factors, or unique variance of measured neurocranial variables, the neurocranium is only weakly constrained. We doubt that even the relatively stronger developmental constraints on the orofacial complex would prevent evolutionary divergence because differences in the variances and covariances of factors, and in levels of unique variance of individual traits can provide different opportunities for selection to act in different Sigmodon taxa.     

TILLING在水稻育种中的应用前景

TILLING(Targeting Induced Local Lesions in Genomes)是功能基因组研究中应用的一种反向遗传学技术。它能高通量低成本地在EMS诱变群体中鉴定出发生在特定基因上的点突变。在其基础上发展出的EcoTILLING技术则可发现种质资源中的SNP位点及小插入或缺失多态性位点。水稻是非常重要的粮食作物, 也是已经完成了全基因组序列测定,有丰富的生物信息学资源可以利用的基因组研究模式植物。水稻的分子标记辅助育种将在育种中扮演越来越重要的角色。在这样的背景下,本文从基于特定基因的种质资源鉴定、EMS诱变育种、及水稻功能标记开发等方面论述了其在水稻育种中的应用前景。