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。     

香蕉幼苗三类有机小分子溶质对尖孢镰刀菌侵染的生理响应

为阐明香蕉枯萎病发病机制,研究了尖孢镰刀菌侵染后,香蕉植株中几种对尖孢镰刀菌生长有显著作用的物质(氨基酸、有机羧酸、酚酸)种类和含量的变化。结果表明:(1)病原菌侵染后,伤害逐渐加剧,株高和生物量显著下降。(2)病原菌侵染后,叶片氨基酸总量显著升高,其中丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、异亮氨酸和亮氨酸增幅较大,病原菌侵染16 d,其含量分别为侵染前的7.1、6.2、4.4、3.5和2.3倍;而根氨基酸总量开始显著降低,差异逐渐变小。(3)叶片有机羧酸酸含量在病原菌侵染后显著增加,而在根中显著降低。侵染植株叶片中草酸、柠檬酸、苹果酸、琥珀酸和延胡索酸含量分别是未侵染植株叶片的2.6、1.6、1.9、1.8和2.3倍;根中草酸、柠檬酸、苹果酸、琥珀酸和延胡索酸含量分别是未侵染植株的81%、42%、44%、28%和59%。(4)病原菌侵染后,植株叶片和根中酚酸含量都显著升高。叶片中阿魏酸、肉桂酸和水杨酸含量分别是未侵染叶片的2.9、1.7和2.9倍;而根中对羟基苯甲酸和丁香酸含量分别是未侵染根的4.3和1.5倍。研究结果表明,尖孢镰刀菌侵染后,植物与病原菌的相互作用使得植物体内抑菌物质和促菌物质都会相应的增加,植株对病害有一定的抗性,但促菌物质种类和含量较高最终使得感病植株发病。     

香豆素在植物Priming过程中的作用

植物受不同诱导因子刺激后(如病原菌侵染等),可以迅速并有效地调动防卫反应机制,这种现象被称为"Priming"。目前Priming被证明成为植物免疫系统的共同特征,但是其引发机制仍然不清楚。近年来的研究发现,效应子诱发Priming过程中分泌植物抗毒素。本研究利用紫外分光光度计研究了香豆素在Priming过程中的作用。实验结果显示,用2,6-二氯异烟酸(INA)预处理拟南芥后,再经病原菌Pst-DC3000侵染,香豆素的含量相比于单独INA处理和单独菌处理显著增加。因此我们推测,在Priming过程启动了分子信号的同时,也会分泌植物抗毒素——香豆素。     

植物挥发性物质及其代谢工程

植物挥发性物质在植物之间和植物与昆虫间的化学通讯中起着重要作用.有关这些次生物质的生物合成、代谢调控、生理功能以及与环境相互作用的研究近十多年来取得了重要进展.迄今为止,已经有3 0多种植物挥发性物质的合成酶基因被克隆.这些基因调控着植物萜类、芳香化合物、脂肪酸衍生物这三大类主要挥发性物质的生物合成.由于潜在的应用价值,近几年该领域颇受注目,特别是应用基因工程技术设计植物释放特殊气味物质,诸如特定的驱避剂或者其它控制植物或昆虫行为的特殊气味乃至与人类健康相关的药用气味物质.该文就植物挥发性物质的生物合成、生理和生态功能以及基因工程方面的研究进展作一概述.     

植物几丁质酶与病害防治研究进展

植物与病原物相互作用的关系问题,是植物病理学的中心内容之一,也是近年来进展最快的领域,其中有关植物病程相关蛋白(PR蛋白)的研究尤为引人注目。 为了对付病原物的入侵,植物通过进化形成了一整套复杂的、在不同水平上起作用的防卫系统。植物的一种重要的防卫系统是过敏性反应(HR反应);过敏性反应的结果形成植物的诱导抗性,包括局限于侵染点的局部诱导抗性和除侵染点外整株植物的系统性诱导抗性。诱导抗性在多种植物中已有报道,其生理生化基础正在逐步被阐明。     

植物抗病反应的信号传导网络

植物由抗病基因介导的防卫过程存在一系列生理生化和分子生物学反应,这些反应从病原菌侵染点开始的超敏反应(HR)并延伸到远处组织的系统抗性或获得性抗性(SAR),受制于一种信号传导网络的调控。这个信号系统由抗病蛋白和病原菌非毒性蛋白在一种配体-受体的互作模式下激发,并由信号分子H2O2,NO和系统信号分子SA,JA和乙烯和通过关键调控基因传递和放大,最终诱导一系列防卫反应基因的表达和代谢的变化而产生抗性。植物防卫信号的产生有类似于动物免疫系统因子的介导,并可由非寄主病原菌或诱导子诱发。这些信号途径所产生的广谱抗性为植物抗病基因工程的应用奠定了基础。     

植物抗病反应的信号传导网络

植物由抗病基因介导的防卫过程存在一系列生理生化和分子生物学反应,这些反应从病原菌侵染点开始的超敏反应（HR）并延伸到远处组织的系统抗性或获得性抗性（SAR）,受制于一种信号传导网络的调控,这个信号系统由抗病蛋白和病原菌非毒性蛋白在一种配体-受体的互作模式下激发,并由信号分子H2O2,NO和系统信号分子SA,JA和乙烯和通过关键调控基因传递和放大,最终诱导一系列防卫反应基因的表达和代谢的变化而产生抗性。植物防卫信号的产生有类似于动物免疫系统因子的介导,并可由非寄主病原菌或诱导子诱发,这些信号途径所产生的广谱抗性为植物抗病基因工程的应用奠定了基础。     

植物抗病分子机制研究进展

近十年来,植物抗病分子机制研究取得显著进展.综述了植物抗病基因的克隆及其结构分析、病原菌无毒基因及其相关致病因子的克隆与研究、信号传导相关因子的克隆及其结构分析以及植物-病原菌的相互作用研究,重点介绍了以植物特异抗病基因为介导的诱导防卫作用机制(包括抗病基因编码毒素蛋白,进而抑制病原菌的繁殖;显性基因编码病原菌致病性的靶标物;抗病基因表达产物直接引发抗病反应和基因对基因的抗病作用机制等)的研究进展,以期为植物抗病育种提供有益的信息.     

茉莉酸类化合物在植物防卫反应中的作用

茉莉酸类化合物(jasmonate,JA)是诱导植物防卫反应的重要信号分子。JA不仅是系统素信号转导途径的重要组分,而且在植物长距离伤信号转导中发挥重要作用。JA还能单独或与其他激素相互作用调节与植物防卫反应相关的次生代谢物质芥子油苷的生物合成,从而影响植物的防卫反应。现对JA在植物防卫反应中的作用进行综述,并对今后这一领域的研究进行了展望。     

AM真菌对紫花苜蓿茎点霉叶斑病及豌豆蚜为害的影响

苜蓿茎点霉(Phoma medicaginis)叶斑病和豌豆蚜(Acyrthosiphon pisum)是紫花苜蓿(Medicago sativa)生产中重要的病虫害,在自然条件下常混合发生。本研究以紫花苜蓿为植物材料,探究接种AM真菌后,紫花苜蓿被苜蓿茎点霉侵染时,植物自身的防御机制,以及对后续豌豆蚜为害的影响,以期明确AM真菌对其调控机制。结果表明:AM真菌可显著降低植株茎点霉叶斑病病情指数(P<0.05);AM真菌促进了紫花苜蓿生长(P<0.05),改变了植株抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT))活性以及植物激素信号物质(水杨酸(SA))含量(P<0.05);病原菌侵染会诱导植物抗氧化防御系统活性增强,包括过氧化物酶(POD)、SOD、CAT和多酚氧化酶(PPO)(P<0.05),从而增加植物对后续虫害的抗性;AM真菌在植物受到病原菌胁迫时会发挥积极作用,显著提高植株的SOD和CAT活性(P<0.05),有效抑制病原菌侵染对植株造成的危害;而蚜虫为害则进一步加重了植物受到的损害,抑制了AM真菌对植物抗病性的正向调控。研究结果对于利用AM真菌促进紫花苜蓿生长、提高植物抗逆性具有积极的实践和理论意义。