美洲南瓜CCR基因表达特点的研究

采用qRT-PCR方法对2种(有壳和裸仁)美洲南瓜的胚珠、授粉后10～60d的种皮以及叶片、茎秆、柱头等组织中CCR基因表达进行了分析。结果显示:(1)从胚珠到授粉后60d,2种美洲南瓜种皮中CCR基因的表达量均呈增加-降低-增加-再降低的趋势,且不同时间(天)CCR基因的表达量存在显著或极显著差异。(2)2种美洲南瓜胚珠中CCR基因的表达量存在差异但不显著,裸仁美洲南瓜CCR基因的表达量为有壳美洲南瓜的1.2倍。(3)随授粉后时间的延长,有壳美洲南瓜种皮中CCR基因的表达量逐渐高于裸仁美洲南瓜,在授粉后10～60d时,有壳美洲南瓜种皮中CCR基因的表达量均显著或极显著大于裸仁美洲南瓜,且分别为裸仁美洲南瓜的1.2～5.1倍。研究表明,CCR基因参与美洲南瓜种皮发育与形成,CCR基因在裸仁美洲南瓜叶片、茎秆、柱头等组织中的表达量均大于有壳美洲南瓜,且同一品种、不同组织中CCR基因的表达量存在组织特异性,表达量与组织木质化的程度呈正相关。     

植物苯丙氨酸解氨酶的研究——Ⅱ 苯丙氨酸解氨酶在抗马铃薯晚疫病中的作用

马铃薯晚疫病原菌培养滤液含有毒素。毒素处理与孢子接种感染对抗病品种和感病品种都有刺激苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的作用,但刺激的强度毒素处理大于孢子接种,抗病品种大于感病品种。随着PAL活性的增高,钝化PAL的大分子物质也相应地积累,它是一种抑制蛋白。 抗病品种和感病品种的羟基肉桂酸CoA连接酶对各种苯丙酸底物的亲合性是不同的,暗示抗病品种比感病品种能形成更多的木质素。     

梨黑星菌粗毒素对抗病和感病梨离体叶片生理特性的影响

以不同抗病性梨品种为材料,研究了梨黑星菌粗毒素对梨离体叶片的过氧化物酶(POD)活性、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性、丙二醛(MDA)含量、细胞膜相对透性以及叶绿素含量变化的影响.研究表明,毒素接种后抗病和感病品种叶片的POD和PAL活性、MDA含量和相对电导率均呈上升趋势,其间会有1个或2个峰值出现,且抗病品种叶片的POD和PAL活性高于感病品种,而细胞内MDA含量和相对电导率增加比率低于感病品种;同时,毒素使梨离体叶片的叶绿素、类胡萝卜素含量下降,且感病品种的下降幅度大于抗病品种.总之,梨离体叶片POD和PAL的活性变化与梨品种抗病性呈正相关,叶片MDA含量和相对电导率变化与梨品种抗病性呈负相关,抗病品种离体叶片对毒素的毒害有更强的抵抗力.     

梨树腐烂病抗性种质筛选及相关生理生化特性研究

以46份不同类型梨树种质资源的休眠期枝条为试材,连续2年分析枝条的腐烂病抗病性,并测定枝条韧皮部组织POD、SOD活性,以及总酚含量和组织疏松度;采用酶联免疫分析法(ELISA)测定抗病品种‘秋白’和感病品种‘茌梨’枝干中内源水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)的含量;并依据转录组文库中SA和JA合成相关基因(PAL、ICS、AOS和AOC)片段的序列信息,通过实时荧光定量(qRT-PCR)技术分析基因的相对表达量。结果表明:(1)不同类型的梨树种质资源之间腐烂病发病程度表现出较大的差异和多样性,并以秋子梨种类抗性最强,西洋梨抗性最弱。(2)梨树种质资源种类腐烂病发病程度与其枝条韧皮部POD、SOD活性和组织疏松度无显著相关性,与枝条韧皮部总酚含量呈显著正相关关系。(3)在病菌接种情况下,抗病品种‘秋白’枝干中SA和JA含量显著上升,同时其相关合成酶基因PAL和AOS表达量也显著升高,而感病品种‘茌梨’枝干中SA和JA含量变化不明显,相关合成酶基因PAL、ICS、AOS和AOC的表达量则显著下降。研究发现,梨树不同类型种质的腐烂病抗性有明显差异,其发病程度与枝条韧皮部总酚含量呈显著正相关关系;内源SA和JA可能参与抗病梨树种质资源对腐烂病的抵御过程。     

玉米感染禾谷镰刀菌后PAL、POD活性和同工酶谱的变化

为了明确苯丙氨酸解氨酶活和过氧化物酶活与玉米对镰刀菌茎腐病的抗性关系,探讨玉米对镰刀菌茎腐病的抗病机制及其在玉米抗病性鉴定中的利用,用禾谷镰刀菌孢子悬浮液对抗病品种陕单931和感病品种西农11号在抽雄初期进行接种,并于接种后测定茎秆髓部组织内的PAL,POD活性变化以及POD同工酶谱的变化。结果表明,玉米植株受镰刀菌侵染后,抗病品种的PAL酶活上升快,活性强,且形成两个活性高峰,高活性时间持续长;感病品种PAL酶活上升慢,活性相对较弱,且只形成一个峰,高活性持续时间短。抗病品种POD酶活峰值高,感病品种峰值低;抗病品种高酶活持续的时间长,感病品种高酶活持续的短。POD同工酶谱研究表明,抗、感品种POD同工酶带都有增多。抗病品种增5条,感病品种新增2条。PAL活性变化、POD活性变化及同工酶谱酶活变化与其对茎腐病的抗性有密切的关系,可作为抗病育种的生理生化指标。     

茉莉酸和乙烯信号途径参与了油菜菌核病防卫反应

茉莉酸(JA)和乙烯(ET)介导的信号防卫反应在植物抗病性方面具有重要作用。用核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)分别接种甘蓝型油菜(Brassica napus)抗病品种中双9号和感病品种84039,通过荧光定量RT-PCR方法探测JA和ET的关键合成基因及其信号途径标志基因的相对表达水平。结果显示,S.sclerotiorum在这两个品种中都能够诱导这些基因的表达,并且这些基因的相对表达水平在中双9号中显著高于84039;甲基茉莉酸(MeJA)和1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)的药理学实验结果显示JA和ET信号反应能够相互促进,并且JA和ET信号反应本身存在自我放大的功能。这些结果表明茉莉酸和乙烯信号转导途径参与了甘蓝型油菜菌核病防卫反应。     

3种外源诱导剂预处理对甜瓜抗病特征及其Fom 2和CHT基因表达的影响

该研究选用水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、Ca~(2+)、无菌水(对照)作为外源预处理诱导剂,以抗、感枯萎病甜瓜品种为材料,分别于诱导预处理2d后接种甜瓜枯萎菌,并于接种5、7、9d时观察发病情况,进行病情调查;在接种后1、3、5、7、9d取甜瓜叶片,分析抗病甜瓜(MR-1)和感病甜瓜(M1-15)叶片中甜瓜抗枯萎病基因(Fom-2)、几丁质酶基因(CHT)的表达变化,以探寻提高防治甜瓜枯萎病菌侵染的技术途径。结果显示:(1)外源MeJA和SA预处理接种后2品种的病情指数显著低于对照,但Ca~(2+)处理后的病情指数与对照无显著差异。(2)经外源诱导预处理接种后,MR-1和M1-15品种叶片的Fom-2和CHT基因均出现差异表达,但Ca~(2+)诱导其上调表达的效果微弱。(3)经SA、MeJA诱导预处理接种后,2品种叶片的Fom-2和CHT基因表达总体均显著高于对照;Fom-2基因的表达抗病甜瓜MR-1分别在接种后5d、7d时达到峰值,而感病甜瓜M1-15则均在接种9d时达到峰值;CHT基因的表达抗病甜瓜MR-1则均在接种后7d时达到峰值,而感病甜瓜M1-15分别在接种后7d、9d时达到峰值。(4)Ca~(2+)处理对抗、感甜瓜叶片的Fom-2和CHT基因的表达均无显著影响。(5)相关分析表明,经SA、MeJA诱导预处理接种后,甜瓜枯萎病病情指数与Fom-2和CHT基因表达量有显著的相关性;而Ca~(2+)处理效果不显著。研究表明:SA、MeJA通过诱导Fom-2、CHT基因上调表达,进而使甜瓜的抗病性提高,而Ca~(2+)处理对两基因表达和甜瓜抗病性均无显著影响。     

青稞HvnRPS2基因克隆及其在条纹病胁迫下的表达分析

为探索NBS LRR类基因RPS2在青稞抗条纹病过程中的作用,该研究以抗条纹病青稞品种‘昆仑14号’和感病品种‘Z1141’为材料,参照转录组序列设计引物,克隆得到一个差异表达的青稞HvnRPS2基因,进行相应的生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR(qRT PCR)法分析HvnRPS2基因在条纹病侵染下不同抗性青稞品种的表达模式。结果表明：(1)HvnRPS2基因全长3 089 bp,无内含子,包含1个2 760 bp的开放阅读框,编码919个氨基酸,理论等电点为5.93,预测蛋白分子量为104.2 kD,其编码的蛋白为亲水性蛋白,二级结构主要由无规则卷曲和ɑ 螺旋组成。(2)蛋白质多序列比对及进化树分析表明,HvnRPS2含有高度保守的NB ARC和LRR结构域,属于NB ARC蛋白家族成员,与大麦HvRPS2和水稻OsRPS2亲缘关系最近。(3)qRT PCR分析显示,随着条纹病感病时间的延长,青稞HvnRPS2基因表达量呈先降低后升高再降低的模式;与正常叶片相比,感病叶片的HvnRPS2基因表达量显著下调,且感病品种表达量下调值显著低于抗病品种(P＜0.01)。研究认为,HvnRPS2在青稞抗条纹病过程中发挥重要的负调控作用。研究结果为进一步探究该基因在青稞抗条纹病中的调控机理奠定基础。     

甜瓜蔓枯病抗性鉴定及PAL基因表达分析

以甜瓜感病品种‘白皮脆’、单基因抗源(PI140471、PI157082、PI511890、PI482398、PI420145)和聚合抗源(145-082、082-890、082-398、145-471、145-890和890-398)为材料,采用梯度浓度蔓枯病菌孢子液接种鉴定以及RT-PCR技术,研究不同材料蔓枯病抗性表现以及抗蔓枯病基因(苯丙氨酸解氨酶基因,PAL)在不同材料及不同组织中的表达情况。结果显示:当接种蔓枯病菌孢子液浓度为5×109个/mL时,单基因抗源已开始出现感病现象,而聚合基因抗源仍表现为高抗或抗,其中145-471(PI420145×PI140471)抗性显著高于单基因抗源亲本和其它聚合抗源材料,表现为高抗(RI1.0)。抗蔓枯病基因PAL在不同抗性材料根、茎、叶中的表达均呈先上调而后下降并趋于稳定的变化趋势,但变化快慢和幅度均不同。研究表明,甜瓜抗蔓枯病基因的聚合能够提高其对蔓枯病的抗性,但不同抗病基因聚合后的抗性表现存在一定差异;抗蔓枯病基因PAL的表达与甜瓜蔓枯病抗性有密切关系,其表达时间与表达量差异可能是影响不同材料抗病能力差异的重要因素;该研究鉴定筛选的高抗蔓枯病材料145-471可用于甜瓜的抗蔓枯病聚合育种。     

白粉病胁迫下甜瓜叶片Hsp70差异表达分析

目的:研究甜瓜叶片Hsp70基因在白粉病胁迫下的表达差异。方法:采用对白粉病抗性不同的2个甜瓜品种,Trizol法提取叶片总RNA,PCR技术克隆Hsp70基因核心片段,采用Semi-Q-RT-PCR技术,以Actin基因为内参基因,对白粉病胁迫下不同处理、不同品种的甜瓜叶片Hsp70基因的表达进行差异分析。结果:抗病品种MR-1与感病品种伽师瓜叶片中的Hsp70基因表达量均随着接种时间的延长逐渐减少,但MR-1接种白粉病1d后表达量稍有增加;且伽师瓜中Hsp70基因的表达差异较MR-1明显。结论:两种甜瓜叶片感染白粉病后,Hsp70表达量均减少。     

谷子PAL基因家族全基因组的鉴定和表达分析

苯丙氨酸解氢酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)基因家族参与苯丙烷类代谢过程,通过调控植物抗病次生物质的合成在植物抗逆反应中发挥重要作用。为明确谷子PAL基因家族在逆境胁迫下的表达规律,该研究利用生物信息学方法对谷子PAL基因家族进行鉴定和表达分析。结果表明:谷子具有11个PAL基因,在进化树中可分为3个亚家族,SiPAL7独自进化为一支。通过构建蛋白结构域发现PAL基因家族成员均含有保守的PAL结构域。启动子分析显示,PAL基因含有应答激素、逆境胁迫等多种因子的顺式作用元件,说明PAL基因广泛参与不同生物学调控过程。RT-qPCR结果显示,谷子PAL基因家族多为诱导型表达,不同光照条件下PAL基因表达量变化明显,不同基因具有不同响应模式,说明谷子PAL基因家族在参与光调节反应中发挥重要作用。谷子PAL基因高度保守,广泛响应不同非生物胁迫,具有表达特异性。该研究结果为揭示PAL基因家族在调节谷子抗性及胁迫应答过程中的作用提供了参考。     

Inheritance of resistance to watermelon mosaic virus in the cucumber line TMG-1: tissue-specific expression and relationship to zucchini yellow mosaic virus resistance

The inbred cucumber (Cucumis sativus L.) line TMG-1 is resistant to three potyviruses:zucchini yellow mosaic virus (ZYMV), watermelon mosaic virus (WMV), and the watermelon strain of papaya ringspot virus (PRSV-W). The genetics of resistance to WMV and the relationship of WMV resistance to ZYMV resistance were examined. TMG-1 was crossed with WI-2757, a susceptible inbred line. F₁, F₂ and backcross progeny populations were screened for resistance to WMV and/or ZYMV. Two independently assorting factors conferred resistance to WMV. One resistance was conferred by a single recessive gene from TMG-1 (wmv-2). The second resistance was conferred by an epistatic interaction between a second recessive gene from TMG-1 (wmv-3) and either a dominant gene from WI-2757 (Wmv-4) or a third recessive gene from TMG-1 (wmv-4) located 20–30 cM from wmv-3. The two resistances exhibited tissue-specific expression. Resistance conferred by wmv-2 was expressed in the cotyledons and throughout the plant. Resistance conferred by wmv-3 + Wmv-4 (or wmv-4) was expressed only in true leaves. The gene conferring resistance to ZYMV appeared to be the same as, or tightly linked to one of the WMV resistance genes, wmv-3.     

Differentially expressed genes in cotton plant genotypes infected with Meloidogyne incognita

Meloidogyne incognita is a nematode responsible for huge losses of economically important crops. The control of this pathogen is heavily centered on chemical nematicides, which are toxic to humans and environment, besides being very expensive. Alternatively, resistant varieties of cotton generated from conventional breeding programs represent an attractive strategy for the control of M. incognita. In this context, the goal of the work reported here was to analyze the gene expression profile of one resistant and one susceptible cotton genotype infected with M. incognita aiming to understand the mechanisms involved in resistance. EST libraries of cotton in both resistant and susceptible to infection by M. incognita were constructed and sequenced, generating 2261 sequences that were assembled into 233 contigs and 1593 singlets. Genes differentially expressed were observed in both resistant and susceptible cotton. Twenty genes were found to be expressed exclusively in the resistant cotton genotype, with functions related to pathogen recognition, signal transduction, defense mechanisms and protein synthesis transport and activation. The coordinated action of these genes suggests the existence of a complex defense pathway towards nematode attack in cotton. Our data indicate some candidate genes for validation and use through transformation in other agronomically important plants.     

The determination of physiological race of Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici of tomato in Zhejiang, China

A group of differential tomato lines was used to identify the races of Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici in Zhejiang, China. Marmande verte carries no resistant genes and Marporum carries gene I-1. Both lines Motelle and Mogeor have Gene I-1 and I-2. Tomato seedlings of eighteen days after sowing were inoculated with an isolate of Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici, No. 98-2 and kept in a growth chamber. The seedlings were evaluated at fourteen days after inoculation. Results showed that Marmande verte and Marporum were severely infected by the pathogen and established as susceptible. Motelle and Mogeor were not infected and established as resistant. These results indicated that the isolate No. 98-2 represented the race 2 of Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici and gene I-2 is necessary for obtaining resistance to this pathogen in the Zhejiang region.     

Identification and fine mapping of <Emphasis Type="Italic">Pi33</Emphasis>, the rice resistance gene corresponding to the Magnaporthe grisea avirulence gene <Emphasis Type="Italic">ACE1</Emphasis>

Rice blast disease is a major constraint for rice breeding. Nevertheless, the genetic basis of resistance remains poorly understood for most rice varieties, and new resistance genes remain to be identified. We identified the resistance gene corresponding to the cloned avirulence gene ACE1 using pairs of isogenic strains of Magnaporthe grisea differing only by their ACE1 allele. This resistance gene was mapped on the short arm of rice chromosome 8 using progenies from the crosses IR64 (resistant) × Azucena (susceptible) and Azucena × Bala (resistant). The isogenic strains also permitted the detection of this resistance gene in several rice varieties, including the differential isogenic line C101LAC. Allelism tests permitted us to distinguish this gene from two other resistance genes [Pi11 and Pi-29(t)] that are present on the short arm of chromosome 8. Segregation analysis in F₂ populations was in agreement with the existence of a single dominant gene, designated as Pi33. Finally, Pi33 was finely mapped between two molecular markers of the rice genetic map that are separated by a distance of 1.6 cM. Detection of Pi33 in different semi-dwarf indica varieties indicated that this gene could originate from either one or a few varieties.Communicated by D.J. Mackill     

Effect of root exudates on the spore germiantion of rhizosphere and rhizoplane mycoflora of chilli (Capsicum annuum L.) cultivars

Summary From root exudates of three cultivars of chilli (Capsicum annuum L.) 12 amino acids and 7 sugars were detected. Methionine, d-1- phenylalanine, citrulline and d-xylose were detected only from the root exudates of resdistant cultivars. The root exudates of resistant variety inhibited spore germination of the pathogen (Fusarium oxysporum f. sp.capsici), but that of susceptible variety enhanced spore germiantion of the same. Spore germiantion of antagonistic fungi (Trichderma viride andAspergillus sydowi) was also influenced by the root exudates of resistant and susceptible varieties, but the influence was different.Spore germiantion of a number of rhizosphere fungi was studied and in general root exudate of susceptible cultivar enhanced spore germiantion of majority of fungi, but spore germination of antagonistic fungi against the pathogen was inhibited. However, root exudate of resistant cultivar stimulated spore germination of antagonistic fungi.     

玉米萜类植保素代谢关键基因对小斑病侵染的防御响应分析

该研究选用小斑病差异抗性的玉米自交系Mo17（较抗）、‘郑58’（中抗）和‘吉419’（感）,分别于接种小斑病病原菌玉蜀黍平脐孺胞（Cochliobolus heterostrophus）0、6、12、24、36和48 h时采集接种叶片为材料,采用半定量和实时荧光定量PCR技术,检测倍半萜植保素Zealexin生物合成关键基因（TPS6、TPS11）、二萜植保素Kauralexin代谢关键基因An2以及茉莉酸合成关键基因AOC的表达模式,为阐明不同抗性品种对玉米小斑病的差异防御机制提供理论依据。结果显示：接种小斑病病原菌后,抗病自交系Mo17中TPS6、TPS11基因表达诱导不显著,An2基因表达迅速增加,AOC基因于接种12 h后表达明显上调。‘郑58’中TPS6、TPS11基因被快速诱导,在接种24 h时表达量达到最大,An2基因表达逐渐增加但差异不显著,AOC基因表达量于接种6 h后显著增加;感病自交系‘吉419’中TPS6、TPS11、An2基因在接种24 h后才显著上调,明显比抗性自交系缓慢,AOC基因表达先呈现递减的趋势然后上升,在24 h表达量最高并持续到48 h。研究表明,两类植保素代谢在玉米小斑病防御中具有不同的时间应答模式,但都受到茉莉酸介导。感病自交系中植保素代谢防御响应较慢,而抗病自交系中响应较快,符合其抗性差异。     

银杏毛状根褐化机制的初步研究

该实验依据现有发根农杆菌侵染法,以银杏无菌苗叶片为外植体,对农杆菌诱导银杏毛状根的实验操作进行优化,并观察记录银杏毛状根继代生长情况,测定继代不同天数的毛状根组织内多酚含量、多酚合成相关酶基因和POD基因相对表达量,以探讨银杏毛状根褐化的生理机制。结果显示:(1)银杏农杆菌侵染最适预培养时间为3d、菌种为R1601、共培养基为White、侵染时间为30min,优化侵染操作后的银杏毛状根诱导率可达72.36%;银杏毛状根继代生长的最适IBA浓度为0.5mg/L。(2)银杏毛状根初始发根时颜色为乳白色,多在伤口处簇生,伸长生长时无向地性,不分叶正背面都能在伤口处诱导出根,且在除菌培养20d时毛状根长可达0.4～0.8cm;继代培养25d时毛状根为白色,继代35d时部分毛状根从根部至中部开始转黄,继代45d时大部分毛状根由白转黄,根部至中部开始有褐化出现。(3)继代35d时毛状根的PAL、C4 H、4CL和POD基因表达量分别为25d的68%、44%、51%、52%;继代45d时PAL、C4 H、4CL、POD基因表达量分别为35d的19%、75%、86%、105%。(4)继代35d、45d的银杏毛状根总酚类含量分别为17.14和13.78mg/g。研究发现,PAL基因表达量变化与其下游的两个关键酶基因(C4 H、4CL)表达量变化不一致,且PAL基因表达量的大幅降低并未对下游C4 H、4CL基因表达有明显影响,说明PAL基因表达量变化对其下游合成速率影响不大,可能不是银杏毛状根苯丙氨酸代谢途径的限速酶;而C4 H与4CL基因表达量变化趋势高度一致,说明C4H应是该途径中的限速酶之一;推测继代前期可能是由PPO作为关键酶参与毛状根褐化反应,导致后期毛状根生长受抑制,POD基因表达水平随之上升,POD参与褐化反应。     

嫁接西瓜对西瓜枯萎病菌侵染的防御机制研究

为了揭示嫁接提高西瓜抗枯萎病的机制,该研究以嫁接西瓜为材料,采用扫描电镜观察了枯萎病菌侵染下寄主的组织结构变化,荧光定量分析了相关防卫基因的表达,比较了嫁接西瓜对枯萎病菌侵染的抗感反应。结果显示:(1)枯萎病菌侵染后,与自根西瓜相比,嫁接西瓜的根部木质部导管通过快速形成膜状物、侵填体及细胞壁增厚阻塞菌丝入侵;自根西瓜防御反应较嫁接西瓜晚,严重侵染时薄壁细胞降解,导管组织脱落导致维管系统空洞,从而使植株呈现萎蔫症状,该现象在嫁接西瓜中没有发现。(2)枯萎病菌侵染后,嫁接西瓜比自根西瓜具有较高的防卫基因表达水平,其中:嫁接西瓜中,CHI、APX和PPO基因的表达随枯萎病菌侵染时间的延长而升高,而PAL呈现先升高后降低的表达趋势,但仍高于本底表达;自根西瓜中,仅PPO基因在枯萎病菌侵染后表达上调,而其他基因的表达则是先升高后降低,与嫁接西瓜中的PAL基因表达一致。研究表明,嫁接植株一方面通过快速的组织结构响应,另一方面从转录水平提高了相关防卫基因的表达,最终使植株具有抗病性;推测防御基因在嫁接植株与枯萎病菌互作中的强烈诱导响应可能是嫁接植株抗病的分子机制之一。