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。     

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.     

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TIR-NB-LRR类型抗病基因各结构域的研究进展

植物抗病反应是一个多基因调控的复杂过程,在这个过程中R基因发挥了非常重要的作用。根据其氨基酸基序组成以及跨膜结构域的不同,R基因可以分为多种类型,其中NBS-LRR类型是植物基因组中最大的基因家族之一。TIR-NB-LRR类型的抗病基因又是NB-LRR类型中的一大类,也是目前抗病基因研究的热点。该文总结了TIR-NB-LRR类型抗病基因各个结构域的功能和相关的研究进展。相关研究表明,TIR结构域主要通过自身或异源的二聚体化介导抗性信号的转导,但也有部分研究表明,该结构域可能参与病原菌的特异性识别。NBS结构域常被认为具有"分子开关"的功能,它可以通过结合ADP或ATP来调节植物抗病蛋白的构象变化,从而调节下游抗病信号的传导。LRR结构域在植物与病原菌互作的过程中可以通过与病原菌的无毒蛋白直接或间接互作来特异识别病原菌。也有研究发现,LRR结构域具有调节信号传导的功能。这些信息将为研究植物抗病机理提供理论依据,也为将来通过基因编辑技术对作物进行定向抗病育种提供思路。     

植物抗病基因(R)与病原物无毒基因(Avr)相互作用机制的研究进展

PTI和ETI是植物在长期进化过程中形成的两类抵抗病原物的机制。基因对基因假说的抗病方式属于ETI抗性机制的一种,该假说认为具有保守NB-LRR结构域的R蛋白识别病原物非保守的无毒蛋白效应子(Avr),激活防卫反应信号途径,导致过敏性坏死。植物抗病基因(R)与病原菌无毒基因(Avr)产物间的直接或间接相互作用而产生的基因对基因抗性是植物抗病性的重要形式,该文对植物抗病蛋白与无毒蛋白相互作用机制进行了综述。其中,间接相互作用模式是主要方式。     

植物抗病基因结构、功能及其进化机制研究进展

植物与病原菌在长期的共进化和相互选择的过程中,逐渐形成了组织障碍、非寄主抗性和小种专化抗性等有效的防御机制。小种专化抗性(基因对基因抗性)主要是由植物抗病基因识别相应的病原菌无毒基因并激活植物体内抗病信号进而抵御病原菌的侵染。从目前已克隆的 70 多个抗病基因来看,它们在结构上具有高度保守性,主要包括核苷酸结合位点(NBS),亮氨酸重复结构(LRR), 蛋白激酶结构域(PK), 果蝇蛋白 Toll 和哺乳动物蛋白质白细胞介素 1 受体[interleukin(IL)-1 receptor]类似结构域(TIR), 双螺旋结构(CC)或亮氨酸拉链(LZ)和跨膜结构域(TM)等,其在抗病基因与病原菌无毒(效应)蛋白互作以及植物内部免疫信号传导中起着重要的作用。同时,抗病基因又通过基因复制、遗传重组等进化机制形成多基因家族,为植物抗病的专化性和多样性提供了重要的遗传基础。本文主要讨论了近来已克隆抗病基因的结构特征、功能以及抗病基因进化机制研究的进展。     

一氧化氮在植物抗病反应中的信号作用

近年来的研究发现,一氧化氮（nitic oxide,NO)在植物抗病反应中具有重要作用,本文概述了植物中NO的来源,NO在植物抗病反应中的信号传导作用,NO与植物中其它信号分子之间的相互作用以及NO的研究进展。     

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。     

一氧化氮在植物抗病反应中的信号作用

近年来的研究发现,一氧化氮(nitricoxide,NO)在植物抗病反应中具有重要作用,本文概述了植物中NO的来源、NO在植物抗病反应中的信号传导作用、NO与植物中其它信号分子之间的相互作用以及NO的研究进展。     

SGTl在植物抗病反应中的功能研究进展

SGTl是多种植物抗病基因介导的抗病信号途径的必要组件。SGTl基因的突变或沉默会导致多种植物R基因介导抗病性的丧失。另外,SGTl还参与调控植物的非宿主抗性（non-host resistance）。SGTl主要作为分子伴侣或调控泛素化对植物抗病反应进行调控。本文综述了SGTl蛋白结构、SGTl在不同植物抗病反应中的重要性与作用机制,并对SGTl在植物抗病基因工程中的应用潜力进行讨论。     

植物抗病基因及其作用机理

综合近年国内外对植物抗病基因的研究和我们对水稻抗病基因的研究成果,对植物抗病基因进行归纳分类,并就其结构、功能、作用机理和信号传导进行分析和讨论.根据植物抗病基因编码蛋白的保守结构,将植物抗病基因分成NBS-LRR、eLRR-TM、eLRR-TM-pkinase、STK和其他五大类.不同类型的基因在细胞水平上的分布不一样,NBS、激酶和LRR在不同类型的基因之间结构差异也较大,但是它们通过各不相同的作用机理参与细胞对病原体的防御.     

植物抗病基因的研究进展

近年来,已有１０多个植物抗病基因被克隆并定序。植物抗病基因编码的蛋白,大多含有富氨酸重复单位（ＬＲＲ）和核苷酸结合位点（ＮＢＳ）等结构。在植物与病原物的互作中,这些蛋白可作为受体识别由病原物无毒基因编码的激发子,从而激发一系列防卫反应,使植物表现出抗病性。克隆的植物抗病基因可用于培育基因工程植株而大大加快育种速度。本文对目前植物抗病基因研究中存在的问题及发展前景也进行了探讨。     

植物抗病基因克隆的研究进展

本从抗病基因克隆技术,抗病基因的产物和结构,抗病基因介导的抗病信号传导以及抗病基因进化等方面入手,综述了近几年来植物抗病基因克隆的研究进展,并对转座子标签法和定位克隆法做了较为详细的阐述。     

植物抗病基因及其作用机理

综合近年国内外对植物抗病基因的研究和我们对水稻抗病基因的研究成果,对植物抗病基因进行归纳分类,并就其结构、功能、作用机理和信号传导进行分析和讨论。根据植物抗病基因编码蛋白的保守结构,将植物抗病基因分成NBS-LRR、eLRR-TM、eLRR-TM-pkinase、STK和其他五大类。不同类型的基因在细胞水平上的分布不一样,NBS、激酶和LRR在不同类型的基因之间结构差异也较大,但是它们通过各不相同的作用机理参与细胞对病原体的防御。     

植物防卫反应基因的类型、表达、调控和应用

植物防卫反应基因的类型、表达、调控和应用何晨阳,王金生（南京农业大学,２１００１４）防卫反应基因是寄生植物中被诱导表达抗病反应的一类基因。早在７０年代人们就发现寄主植物抗病性表达需要ＲＮＡ和蛋白质的合成,也需要新合成的特殊酶类［１］,同时也注意到植物防卫反应常常受到病原物及其激发子的诱导。从此,在研究植物对病原物防卫反应的生化和分子生物学机制方面取得了很大的进展［２］。     

MAPK级联及其在植物抗病防卫反应中的研究进展

促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联信号转导途径参与了生物体生长发育和抗逆胁迫生理。植物MAPK级联途径一般由三个丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶组分构成:包括MAPKKK(MEKK、MAP3K)、MAPKK(MEK)和MAPK。植物在响应外界环境刺激时,MAPKKK首先被自磷酸化激活,依次通过磷酸化激活MAPKK和MAPK,进而将外界信号在细胞内传递从而调控目标基因的表达。MAPK级联途径参与植物激素、生物胁迫、非生物胁迫等过程的信号传递,本文就MAPK级联途径在植物抗病防卫反应中的研究进展进行综述。     

SGT1在植物抗病反应中的功能研究进展

SGT1是多种植物抗病基因介导的抗病信号途径的必要组件.SGT1基因的突变或沉默会导致多种植物R基因介导抗病性的丧失.另外,SGT1还参与调控植物的非宿主抗性(non-host resistance).SGT1主要作为分子伴侣或调控泛素化对植物抗病反应进行调控.本文综述了SGT1蛋白结构、SGT1在不同植物抗病反应中的重要性与作用机制,并对SGT1在植物抗病基因工程中的应用潜力进行讨论.     

活性氧与植物抗病反应

活性氧的产生是植物抗病最早期的反应之一,称为氧化跃变。本文介绍了植物抗病反应中氧化跃变的生理作用、可能的产生机制、信号传导途径以及与胞外碱性化的关系。