Chib1和PAL5基因在AM真菌Glomus fasciculatus诱导大豆抗线虫病害防御反应中的作用

本研究系统分析了大豆（品种：‘鲁豆4’）接种AM真菌Glomus fasciculatum和胞囊线虫（SCN,Heterodera glycines）4号生理小种后各处理菌根和线虫侵染率、几丁质酶和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性及几丁质酶基因Chib1和苯丙氨酸解氨酶基因PAL5转录物的动态变化。结果表明,接种SCN对AM真菌的侵染率没有产生显著影响,但先接种AM真菌后接种SCN的大豆根内线虫侵染率明显低于只接种SCN的处理。另外,先接种AM真菌后接种SCN的大豆根内几丁质酶和PAL活性显著提高,活性高峰出现在接种线虫后的第3天。值得注意的是,先接种AM真菌后接种SCN的大豆根内两种基因Chib1和PAL5转录物高峰也出现在接种SCN后的第3天,即AM真菌侵染率快速上升而SCN侵染率快速下降时期。所以Chib1和PAL5基因的表达可能是AM真菌诱导的抗大豆胞囊线虫病害防御反应的一种表现。因此推测Chib1和PAL5直接参与了AM真菌诱导大豆抗胞囊线虫病害的防御反应。     

AM真菌和胞囊线虫对大豆根内酶活性的影响

将‘鲁豆4号’大豆接种丛枝菌根(AM)真菌聚生球囊霉Glomus fasiculatum和大豆胞囊线虫(SCN)Heterodera glycines4号生理小种后,定期测定大豆根系中AM真菌及线虫侵染速率、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、β—1,3葡聚糖酶及几丁质酶活性的动态变化。结果表明,接种AM真菌大豆根系中4种酶活性高于对照水平：先接种AM真菌后接种SCN处理根系中POD、PAL及几丁质酶的活性高于只接种SCN的处理,并且酶活性峰值出现的时间均早于或相当于后者。另外,PAL及几丁质酶活性出现高峰时期也正是AM真菌侵染率迅速升高及线虫侵染速率快速下降期。因此,AM真菌先激活了大豆的防御反应,然后使其对SCN的侵染产生快速反应,PAL及几丁质酶在AM真菌诱导的抗、耐线虫病害机制中起重要作用。值得注意的是,先接种AM真菌后接种SCN处理大豆根系中,β—1,3葡聚糖酶活性低于只接种AM真菌的处理。作者认为本试验条件下,该酶在大豆抗SCN病害中的作用表现不明显。     

AM真菌和胞囊线虫对大豆根内酶活性的影响*

将‘鲁豆4号’大豆接种丛枝菌根(AM)真菌聚生球囊霉Glomus fasiculatum和大豆胞囊线虫(SCN)Heterodera glycines 4号生理小种后, 定期测定大豆根系中AM真菌及线虫侵染速率、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、β-1,3葡聚糖酶及几丁质酶活性的动态变化。结果表明, 接种AM真菌大豆根系中4种酶活性高于对照水平; 先接种AM真菌后接种SCN处理根系中POD、PAL及几丁质酶的活性高于只接种SCN的处理,并且酶活性峰值出现的时间均早于或相当于后者。另外,PAL及几丁质酶活性出现高峰时期也正是AM真菌侵染率迅速升高及线虫侵染速率快速下降期。因此,AM真菌先激活了大豆的防御反应,然后使其对SCN的侵染产生快速反应,PAL及几丁质酶在AM真菌诱导的抗、耐线虫病害机制中起重要作用。值得注意的是,先接种AM真菌后接种SCN处理大豆根系中,β-1,3葡聚糖酶活性低于只接种AM真菌的处理。作者认为本试验条件下,该酶在大豆抗SCN病害中的作用表现不明显。     

AM真菌和胞囊线虫对大豆根内酶活性的影响

将‘鲁豆4号’大豆接种丛枝菌根(AM)真菌聚生球囊霉Glomus fasiculatum和大豆胞囊线虫(SCN)Heterodera glycines 4号生理小种后, 定期测定大豆根系中AM真菌及线虫侵染速率、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、β-1,3葡聚糖酶及几丁质酶活性的动态变化。结果表明, 接种AM真菌大豆根系中4种酶活性高于对照水平; 先接种AM真菌后接种SCN处理根系中POD、PAL及几丁质酶的活性高于只接种SCN的处理,并且酶活性峰值出现的时间均早于或相当于后者。另外,PAL及几丁质酶活性出现高峰时期也正是AM真菌侵染率迅速升高及线虫侵染速率快速下降期。因此,AM真菌先激活了大豆的防御反应,然后使其对SCN的侵染产生快速反应,PAL及几丁质酶在AM真菌诱导的抗、耐线虫病害机制中起重要作用。值得注意的是,先接种AM真菌后接种SCN处理大豆根系中,β-1,3葡聚糖酶活性低于只接种AM真菌的处理。作者认为本试验条件下,该酶在大豆抗SCN病害中的作用表现不明显。     

分根培养系统中AM真菌抑制大豆胞囊线虫病的效应

在分根培养系统中将大豆(Glycine max Merrill)幼苗接种丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌摩西球囊霉(Glomus mosseae)、幼套球囊霉(G.etunicatum)或/和大豆胞囊线虫(SCN,Heterodera glycines)后,定期测定大豆根系中AM真菌及线虫侵染率、病情指数、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、β-1,3-葡聚糖酶及几丁质酶活性的动态变化。结果表明,将大豆胞囊线虫与AM真菌接种于分根培养系统同一室或分别接种于不同室,AM真菌均能显著降低大豆病情指数和线虫侵染速率,且将二者接种同一室处理的效果大于不同室处理;与只接种SCN的处理相比,接种摩西球囊霉和幼套球囊霉3周后在同室接种SCN处理的根围土壤中胞囊数、根上胞囊数和根内线虫数分别降低了47.4%、58.9%、46.6%和50.5%、67.0%、57.5%,表明AM真菌能显著抑制线虫的发育;摩西球囊霉和幼套球囊霉在一定时间段内诱导了大豆根系过氧化物酶、苯丙氨酸解氨酶、β-1,3-葡聚糖酶及几丁质酶的活性。摩西球囊霉和幼套球囊霉能够诱导大豆植株抵抗大豆胞囊线虫的侵染,既能在同一室的根围局部与SCN竞争侵染位点,又能对不同室的根系诱导产生防御性酶,推测摩西球囊霉和幼套球囊霉拮抗SCN的效应既是局部的,也是系统性的。     

两个紧密连锁的小麦苯丙氨酸解氨酶基因的分离与鉴定

利用一个小麦苯丙氨酸解氨酶基因PCR片段为探针,从小麦核DNA基因库中筛选出一个阳性噬菌体克隆,该克隆含有两个高度同源、紧密连锁、转录方向相同的小麦苯丙氨酸解氨酶基因PAL1与PAL2,它们之间的核酸序列同源性。为93％,相距约7kb,利用PAL1特异片段进行Southern分析,表明该基因在小麦基因组中具有多个拷贝。Northern杂交表明,经秆锈菌接种诱导,苯丙氨酸解氨酶基因在一对小麦抗-感近等基因系中差异表达：抗病等基因系中国春-Sr11携带与接种菌无毒性基因P11相对应的抗病基因Sr11,在接种4d后开始诱导表达,8d后表达量更高;而缺少抗病基因的感病系中国春-sr11接种6d后才开始表达,8d后的表达量与抗病系中6d时相当。用秆锈菌诱导物和几丁质寡聚物处理小麦悬浮细胞,均可在2h内激活苯丙氨酸解氨酶基因表达,但真菌诱导物在早期的诱导活性显著高于几丁质寡聚物。从转录水平证实了小麦苯丙氨酸解氨酶基因在秆锈菌诱导的抗性反应中具有重要作用。     

AM真菌和镰刀菌对西瓜根系几种酶活性的影响*

在温室盆栽条件下研究了丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhiza, AM)真菌Glomus versiforme和西瓜枯萎镰刀菌Fusarium oxysporum f.sp. niveum对西瓜根系中过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶活性的影响。结果表明,接种AM真菌的西瓜根系中4种酶的活性均高于对照,先接种G. versiforme,后接种F. oxysporum f.sp. niveum处理的4种酶的活性均高于只接种F. oxysporum f.sp. niveum 的处理,且酶的活性峰值出现较早。表明接种G. versiforme 能预先诱导这4种酶的产生,提高其活性,从而提高西瓜对F. oxysporum f.sp. niveum侵染的抗性。接种G. versiforme的感枯萎病西瓜品种“郑杂5号”酶的增加幅度大于抗病品种“京欣1号”的接种处理,说明G. versiforme对提高感病西瓜品种酶活性的作用更大。     

丛枝菌根真菌摩西管柄囊霉侵染增强番茄对机械损伤的响应

植食性昆虫取食会给植物造成机械损伤并激活植物的防御反应,而与有益微生物共生是否可以增强植物对机械损伤的响应对植物抗虫有重要意义.本研究在番茄根系被丛枝菌根真菌摩西管柄囊霉侵染后,研究机械损伤对番茄防御反应的影响.结果表明: 预先接种菌根真菌的番茄叶片受到机械损伤处理(FD)后,叶片苯丙氨酸解氨酶(PAL)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)和过氧化氢酶(CAT)活性,以及叶片和根系苯丙氨酸解氨酶基因(PAL)和β-1,3-葡聚糖酶基因(PR2)的转录水平均显著高于只进行机械损伤的处理(D)、只接种摩西管柄囊霉的处理(F),以及既未接种菌根菌也未进行机械损伤的健康番茄植株(CK).虽然D和 F处理也可诱导部分酶活性及基因转录水平升高,但FD处理诱导的防御反应更迅速和强烈.表明丛枝菌根真菌侵染可以警备(prime)番茄对机械损伤做出更快速和强烈的响应.     

AM真菌和镰刀菌对西瓜根系几种酶活性的影响

在温室盆栽条件下研究了丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhiza, AM)真菌Glomus versiforme和西瓜枯萎镰刀菌Fusarium oxysporum f.sp. niveum对西瓜根系中过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶活性的影响。结果表明,接种AM真菌的西瓜根系中4种酶的活性均高于对照,先接种G. versiforme,后接种F. oxysporum f.sp. niveum处理的4种酶的活性均高于只接种F. oxysporum f.sp. niveum 的处理,且酶的活性峰值出现较早。表明接种G. versiforme 能预先诱导这4种酶的产生,提高其活性,从而提高西瓜对F. oxysporum f.sp. niveum侵染的抗性。接种G. versiforme的感枯萎病西瓜品种“郑杂5号”酶的增加幅度大于抗病品种“京欣1号”的接种处理,说明G. versiforme对提高感病西瓜品种酶活性的作用更大。     

AM真菌和镰刀菌对西瓜根系几种酶活性的影响

在温室盆栽条件下研究了丛枝菌根（Arbuscular Mycorrhiza,AM)真菌Glomus versiforme和西瓜枯萎镰刀菌Fusarium oxysporum f.sp.niveum对西瓜根系中过氧化物酶（POD）,苯丙氨酸解氨酶（PAL）,β－1,2－葡聚糖酶和几丁质酶活性的影响。结果表明,接种AM真菌的西瓜根系中4种酶的活性均高于对照,先接种G.versiforme,后接种F.oxysporum f.sp.niveum处理的4种酶的活性均高于只接种F.oxysporum f.sp.niveum的处理,且酶的活性峰值出现较早,表明接种G.versiforme能预先诱导这4种酶的产生,提高其活性,从而提高西瓜对F.oxysporum f.sp.niveum侵染的抗性,接种G.versiforme的感枯萎病西瓜品种“郑杂5号”酶的增加幅度大于抗病品种“京欣1号”的接种处理,说明G.versiforme对提高感病西瓜品种酶活性的作用更大。     

毛头鬼伞多糖对烟草酶活性和同工酶谱的影响

分析了毛头鬼伞(Coprinus comatus)真菌多糖诱导烟草对烟草花叶病毒(TMV)抗性过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、几丁质酶、-β1,3-葡聚糖酶活性的变化。结果表明,毛头鬼伞多糖可提高POD、PPO、PAL、几丁质酶和-β1,3-葡聚糖酶的活性,接种TMV后毛头鬼伞多糖处理的烟草酶活性显著高于不处理者。上述结果提示,毛头鬼伞多糖处理后烟草酶活性的增强可能与其诱导烟草获得抗性有关。     

丛枝菌根真菌对西瓜嫁接苗生长和根系防御性酶活性的影响

在温室盆栽条件下,研究丛枝菌根(AM)真菌地表球囊霉(Glomus versiforme)对连作土壤中西瓜自根苗和嫁接苗生长、根系膜透性、丙二醛(MDA)含量和防御性酶活性的影响.结果表明： 接种AM真菌能显著增加西瓜自根苗和嫁接苗的生物量,提高根系活力,降低根系膜透性和MDA含量.接种AM真菌的自根苗地上部鲜质量、地上部干质量和根系活力分别增加了57.6%、60.0%和142.1%,而接种AM真菌的嫁接苗分别增加了26.7%、28.0%和11.0%;自根苗（C）、嫁接苗（G）、接种AM真菌自根苗（C+M）和接种AM真菌嫁接苗（G+M）的根系细胞膜透性为C>G>C+M>G+M,根系MDA含量为C>G>G+M>C+M.接种AM真菌能提高西瓜自根苗和嫁接苗根系的苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、几丁质酶和β 1,3 葡聚糖酶活性,而且接种AM真菌的西瓜自根苗和嫁接苗根系POD、PAL和β-1,3-葡聚糖酶活性的峰值比不接种的提前2周出现.接种AM真菌能激活西瓜自根苗和嫁接苗与抗逆性有关的防御性酶反应,使根系对逆境产生快速反应,从而提高其抗连作障碍的能力.     

丛枝菌根真菌对西瓜嫁接苗生长和根系防御性酶活性的影响

在温室盆栽条件下,研究丛枝菌根(AM)真菌地表球囊霉(Glomus versiforme)对连作土壤中西瓜自根苗和嫁接苗生长、根系膜透性、丙二醛(MDA)含量和防御性酶活性的影响.结果表明： 接种AM真菌能显著增加西瓜自根苗和嫁接苗的生物量,提高根系活力,降低根系膜透性和MDA含量.接种AM真菌的自根苗地上部鲜质量、地上部干质量和根系活力分别增加了57.6%、60.0%和142.1%,而接种AM真菌的嫁接苗分别增加了26.7%、28.0%和11.0%;自根苗（C）、嫁接苗（G）、接种AM真菌自根苗（C+M）和接种AM真菌嫁接苗（G+M）的根系细胞膜透性为C>G>C+M>G+M,根系MDA含量为C>G>G+M>C+M.接种AM真菌能提高西瓜自根苗和嫁接苗根系的苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、几丁质酶和β 1,3 葡聚糖酶活性,而且接种AM真菌的西瓜自根苗和嫁接苗根系POD、PAL和β-1,3-葡聚糖酶活性的峰值比不接种的提前2周出现.接种AM真菌能激活西瓜自根苗和嫁接苗与抗逆性有关的防御性酶反应,使根系对逆境产生快速反应,从而提高其抗连作障碍的能力.     

大蕉苯丙氨酸解氨酶基因的克隆、鉴定和表达分析

为了研究苯丙氨酸解氨酶基因与大蕉(Musa ABB cv. Dongguandajiao)抗枯萎病的关系,利用 RT-PCR 和 RACE技术克隆了大蕉苯丙氨酸解氨酶基因全长 cDNA。此 cDNA 长 1 300 bp,包含一个长为 1 191 bp,编码 397 个氨基酸的完整开放阅读框(ORF),推导的氨基酸序列与水稻 PAL 基因氨基酸序列同源性达 89%,将此基因命名为 M-PAL。Southern杂交结果表明大蕉中存在一个包含 4-5 个 PAL基因的基因家族,将此基因克隆到大肠杆菌表达载体 pET32(a )中,表达的蛋白质分子量大小与推导的相一致,并且表达的蛋白质表现出 PAL 酶活性。对接种香蕉枯萎病菌 4 号生理小种(Fusarium oxysporumf. sp. cubense (FOC) race 4 )后大蕉叶片中 M-PAL基因的转录谱进行研究表明,在接种枯萎病菌后,M-PAL基因在叶片中的转录水平提高,因此推测 M-PAL基因的表达可能与香蕉枯萎病抗性相关。     

BTH对小麦叶片防卫相关酶的系统诱导作用

用0.4 mmol/L的苯并噻二唑(BTH)溶液处理小麦幼苗第1叶和第2叶2 d后接种白粉菌,比色法测定第3叶接种前后过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的活性,结果表明BTH处理或接种均可使这4种酶活性升高。BTH诱导酶活性的系统增强与小麦对白粉病的诱导抗性密切相关。     

丛枝菌根菌丝桥介导的番茄植株根系间抗病信号的传递

菌根菌丝桥是植物间在地下进行物质交流的通道, 但它能否作为植物间地下化学通讯的通道来传递抗病信号则缺乏研究. 本文利用丛枝菌根真菌（AMF）摩西球囊霉在供体与受体番茄植株间建立菌丝桥, 对供体植株接种早疫病病原菌茄链格孢菌, 研究供体与受体番茄植株根系间是否存在抗病信号的传递. 荧光定量PCR检测表明, AMF侵染后的供体番茄植株再接种病原菌, 其根系中苯丙氨酸解氨酶基因（PAL)、脂氧合酶基因（LOX）和几丁质酶基因（PR₃）的转录水平显著高于仅接种病原菌、未接种病原菌和AMF, 以及只接种AMF的番茄植株. 更重要的是, 与供体有菌丝桥连接的受体番茄根系中PAL、LOX和PR₃的基因的表达量也显著高于无菌丝桥连接、菌丝桥连接被阻断以及有菌丝桥连接但供体植物未接种病原菌的处理,3个基因最高转录水平达到无菌丝桥连接对照受体植物的4.2、4.5和3.5倍. 此外, 供体植株根系启动防御反应的时间（18和65 h）比受体（100和140 h）早. 表明病原菌诱导番茄供体根系产生的抗病信号可以通过菌丝桥传递到受体根系.     

水稻几丁质酶基因RCH8创伤导转录及启动子功能分析

高等植物几丁质酶基因受病害侵染、真菌激发子、乙烯、机械创伤等诱导转录。我们已经测定过水稻Ⅰ类几丁质酶基因ＲＣＨ８的ＤＮＡ序列。为了研究水稻中与防卫反应有关的几丁质酶基因启动子的活怀、功能和表达调控。我们以ＲＣＨ８几丁质酶基因保守的编码区序烈 探讨针,分别在创伤处理２－２４ｈ后提取水稻叶片的总ＲＮＡ作Ｎｏｒｔｈｅｒｎ杂交,发现创伤处理６ｈ可以检测到几丁质酶基因的表达,１２ｈ表达水平最高。合成了一个与     

刀孢轮枝菌胞外几丁质酶的基因克隆及系统发育分析

食线虫真菌是植物寄生线虫的重要天敌,它们所产生的胞外水解酶(蛋白酶、几丁质酶和胶原蛋白酶等)能够降解线虫体壁和卵壳中的蛋白质及几丁质等结构成分并在侵染过程中发挥着重要的作用。本文中,我们发现刀孢轮枝菌Lecanicillium psalliotae对南方根结线虫Meloidogyne incognita卵具有较强的侵染能力。为了进一步研究刀孢轮枝菌胞外几丁质酶的性质,我们通过简并引物设计和DNA walking方法从刀孢轮枝菌的基因组中成功地克隆得到一个内切几丁质酶基因Lpchi1,该几丁质酶编码基因含有3个内含子,编码423个氨基酸。同源性和系统发育分析表明,不同生防真菌来源的几丁质酶具有较高的同源性并根据分子量的大小形成三个不同的进化分枝。     

黄杆菌(Flavobacterium sp.)几丁质酶的纯化和性质

黄杆菌(Flavobacteium sp.)在几丁质的诱导下产生几丁质酶.通过(NH_4)_2SO_4沉淀、DEAE纤维素柱层析、Sephacryl 300柱层析及Sephadex G-75柱层析,从Flavobacterium sp.培养上清液中分离纯化了几丁质酶.SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)纯度分析表明,纯化后的几丁质酶达到了均一的程度.用SDS-PAGE测得该酶的分子量约45D00道尔顿.该酶水解几丁质的最适pH为 7.0,最适温度为50℃,-20C贮存两年以上仍有活性.水解几丁质的Km值为5.0mg/ml.金属离子对几丁质酶活性影响较大,Ca~(2+) 、Co~(2+)’和Cu~(2+)对酶有激活作用.而NH_4~-、Ba~(2+)、Mg~(2+)、Mn~(2+)对酶有抑制作用.几丁质酶水解几丁质的产物是几丁质二糖.