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。     

Disease Resistance in Plants that Carry a Feedback-regulated Yeast Poly(A) Binding Protein Gene

It has been reported that the expression of the yeast poly(A) binding protein gene (PAB1) in plants leads to an induction of disease resistance responses, accompanied by alterations in the growth habit of the plant (Li et al. Plant Mol. Biol. (2000) 42 335). To capitalize on this observation, a feedback-regulated PAB1 gene was assembled and introduced into tobacco and Arabidopsis. The regulation entailed the linking of the expression of the PAB1 gene to control by the lac repressor, and by linking lac repressor expression to the disease resistance state of the plant, such that the induction of systemic defense responses by accumulation of the yeast poly(A) binding protein would turn off the expression of the PAB1 gene. Plants containing this system showed elevated and/or constitutive expression of disease-associated genes and significant resistance to otherwise pathogenic organisms. As well, they displayed a nearly normal growth habit under laboratory and greenhouse settings. These studies indicate that the expression of cytotoxic genes (such as the PAB1 gene) in plants can be controlled so that enhanced disease resistance can be achieved without significantly affecting plant growth and development. Balasubrahmanyam Addepalli, Ruqiang Xu :These authors contributed equally to this work     

猪L-FABP基因的克隆、表达特征及遗传多态性研究

FABPs属于脂结合蛋白超家族成员,是一类分子量较小而对脂肪酸有高亲和力的蛋白质,广泛存在于脊椎动物和非脊椎动物的细胞质中.FABPs担当细胞内脂肪酸的运输任务,它们与脂肪酸结合将其运输到脂肪酸氧化的位置、脂肪酸脂化成甘油三醋或磷脂的位置,或者进入细胞核内发挥其可能的调控功能.因此FABPs对脂类代谢具有重要的调控作用.本研究把L-FABP基因作为影响猪肌内脂肪含量的候选基因.为此,利用cDNA末端快速扩增(RACE)和PCR技术,克隆到猪肝脏型脂肪酸结合蛋白基因(L-FABP)的全长cDNA序列(GenBank登录号AY960623)和部分基因组序列(GenBank登录号DQ182323).猪L-FABP基因的cDNA序列全长518 bp,该序列包括起始密码子TGA和38 bp的5'末端非编码区(5'URT),终止密码子TAG和99 bp的3'末端非编码区(3'URT),在3'URT结构区域中包含polyA加尾信号序列AATAAA.猪L-FABP基因与其他FABPs基因一样,也由4个外显子(67 bp、173 bp、93 bp和51 bp)和3个内含子组成,内含子1和3的大小是1 679bp和565 bp,没有获得内含子2的序列,外显子和内含子剪接处符合GT/AG规律.应用Clustal W/X程序对猪L-FABP与其他物种的L-FABP进行多重序列比对,发现猪L-FABP与人、大鼠、鸡的L-FABP的相似性分别为89.8%、81.9%和72.4%.亲水性分析表明,猪L-FABP也是一个潜在的跨膜蛋白,在氨基酸残基57-65之间有一个明显的跨膜α螺旋.应用半定量RT-PCR分析发现,猪L-FABP在猪体组织中广泛存在,但在肝脏和小肠组织中表达量最为丰富.分析还发现,所克隆得到的编码区核苷酸序列与已知猪L-FABP基因的编码区核苷酸序列存在一定的变异,分别是外显子2中T→C(116位)、C→T(231位)、C→A(236位)和A→C(258位),演绎成氨基酸在Leu74Met存在差异.为进一步证实这些突变位点在猪群中真实存在,利用PCR-SSCP检测方法对4个猪种(藏猪、大河猪、雅南猪和约克夏)的157头个体的外显子2全序列进行SNP位点多态性片段的基因型分型,结果发现一个C→T的单核苷酸多态,等位基因频率在中国地方猪种(藏猪、大河猪、雅南猪)与国外约克夏猪种间存在极显著的差异(P＜0.01).连锁分析发现,基因型CC的肌内脂肪含量(4.86±0.22%)显著的高于基因型CT(4.16±0.23%)和TT(4.05±0.27%)的肌内脂肪含量(P＜0.05).因此,推测L-FABP基因可能是影响猪肌内脂肪含量的主效基因或与主效基因紧密连锁的标记基因,并且能够在分子标记辅助选择中用于对猪肌内脂肪含量的遗传改良.     

The Complete Mitochondrial DNA Sequence of the Pig (Sus scrofa)

The complete mitochondrial genome sequence of the pig, Sus scrofa, was determined. The length of the sequence presented is 16,679 nucleotides. This figure is not absolute, however, due to pronounced heteroplasmy caused by variable numbers of the motif GTACACGTGC in the control region of different molecules. A phylogenetic study was performed on the concatenated amino acid and nucleotide sequences of 12 protein-coding genes of the mitochondrial genome. The analysis identified the pig (Suiformes) as a sister group of a cow/whale clade, making Artiodactyla paraphyletic. The split between pig and cow/whale was molecularly dated at 65 million years before present. Received: 2 December 1997 / Accepted: 20 February 1998     

核桃JrNPR1基因的克隆与抗病响应潜力

病程相关基因非表达子NPR1（Nonexpressor of pathogenesis-related gene 1）基因,在植物抗病过程中起核心调控作用。核桃（Juglans regia）是我国乡村振兴的重要经济油料树种,其生长和产量严重受病虫害制约。为探索核桃抗病生理机制,筛选抗病基因,以‘香玲’核桃为试材,克隆获得JrNPR1基因,对其基本生物信息和病害响应进行分析,预测JrNPR1响应病害的功能。结果显示：JrNPR1基因开放读码框（ORF）长1 782 bp,包含593个氨基酸,理论等电点为6.40;与杨梅（Morella rubra）、蓖麻（Ricinus communis）等同源蛋白进行多序列比对,发现均有NPR1-like-C保守结构域,且JrNPR1与杨梅和欧洲栓皮栎（Quercus suber）等的同源蛋白具有较近的进化关系。其上游1 233 bp启动子中含有多种与植物抗病相关的顺式作用元件,如,WRKY71OS。在胶孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）、矩圆黑盘孢菌（Melanconium oblongum）、黄单胞菌（Xanthomonas campestris）等病原处理下,JrNPR1被显著诱导,且其表达在水杨酸（Salicylic acid,SA）存在下高出单一病原处理的1.31~178.89倍。表明JrNPR1基因可能是抵抗核桃炭疽病、枝枯病、细菌性黑斑病的重要基因,且涉及SA信号通路。     

水稻R基因同源序列与遗传学上已知抗病基因的共定位(英文)

植物抗病（R）基因结构上的高度保守性,为利用基于PCR的方法快速分离R基因同源序列提供了基础。采用这种方法,我们曾从水稻中分离到8个R基因候选同源序列（Rgenecandidates,RGCs）。为了研究RGCs与遗传学上已知的R基因的关系,对它们进行了限制性片段长度多态性（RFLP）分析和染色体定位。DNA杂交结果显示RGCs都属于多基因家族（Fig．1）。6个RGCs（Osh359－1、Osh359－2、Osh359－3、Osh359－5、Os8558－3、Os8558－14）在两个籼稻品种H359和Acc8558中检测出多态性,并定位在水稻染色体上（Fig．2）。它们分别检测出了1、1、4、1、2和1个座位,共10个座位,其中9个定位在第11号染色体的3个区域上,即RFLP标记G181和C82之间（由Osh359－2、Osh359－3、Osh359－5和Os8558－3检测的6个座位）,G1465与C50之间（Osh359－3检测出的一个座位）,和C496附近（由Osh359－1和Os8558－14检测出的两个紧密连锁的座位）另有一个由Os8558－3检测出的座位定位到第8号染色体上,位于L457和G1082B之间。这些染色体区域包含近一半的遗传学上已知的抗病基因,如Xa-3、Xa－10、Pi－a和xa－13。这一结果表明RGCs与已知的抗病基因位于相同的染色体区域。此外,RGCs定位的结果表明,它们在水稻基因组中呈簇状分布,表现出     

大豆抗病基因同源序列的克隆与分析

已克隆的植物抗病基因序列存在一些相对保守的结构区域.利用根据核苷酸结合位点(NBS)结构域扩增所获得的大豆抗病基因同源片段为混合探针,进行大豆cDNA文库筛选.通过筛库和5'RACE-PCR扩增后,获得一全长基因KR3.KR3的长度为2353 bp,编码636个氨基酸.KR3蛋白在结构上与烟草抗花叶病毒N基因蛋白有较高的同源性,具有Toll/白细胞介素-1受体(TIR)、NBS等抗病基因的分子特征.Southern杂交显示KR3在基因组中为低拷贝;RT-PCR分析表明,该基因的表达受外源水杨酸的诱导.     

大豆抗病基因同源序列的克隆与分析

已克隆的植物抗病基因序列存在一些相对保守的结构区域。利用根据核苷酸结合位点(NBS)结构域扩增所获得的大豆抗病基因同源片段为混合探针,进行大豆cDNA文库筛选。通过筛库和5′RAcE-PcR扩增后,获得一全长基因KR3。KR3的长度为2353 bp,编码636个氨基酸。KR3蛋白在结构上与烟草抗花叶病毒N基因蛋白有较高的同源性,具有Toll／白细胞介素-1受体(TIR)、NBS等抗病基因的分了特征。Southern 杂交显KR3在基因组中为低拷贝：RT-PCR分析表明,该基因的表达受外源水杨酸的诱导。     

水稻抗白叶枯病基因Xa-4的PCR标记研究

根据与水稻抗白叶枯病基因Ｘａ－４紧密连锁的分子标记Ｍ５５的序列设计引物,通过对国际水稻研究所育成的抗白叶枯病近等基因系和基因累加系的叶片ＤＮＡ、半粒种子提取物及Ｘａ－４基因的杂合体ＤＮＡ的ＰＣＲ特异扩增,初步建立了Ｘａ－４的ＰＣＲ标记体系。进而用该标记体系对我国籼型杂交水稻常用的亲本材料进行分析,揭示出了Ｘａ－４在这些材料中的分布情况。     

植物抗病基因与病原菌无毒基因互作的分子基础

近10年来,大量的植物抗病基因和病原菌无毒基因被克隆,抗病基因和无毒基因的结构、功能及其互作关系的研究也取得重大进展。通过介绍抗病基因与无毒基因互作的两种模式,从抗病基因与病原菌无毒基因互作角度探讨了抗病基因在植物抗病育种和农作物生产中直用的问题,提出抗细菌和真菌单基因转化很难赋予农作物切实抗性。     

家猪减数分裂粗线期二价体与有丝分裂中期染色体的比较研究

以性成熟公猪睾丸和外周血为材料,采用长低渗、高氯仿卡诺固定液固定和外周血细胞培养制备减数分裂粗线期二价体和有丝分裂中期染色体,通过对二价体和有丝分裂中期染色体分裂指数和长度的比较研究,发现二价体的分裂指数和长度分别是有丝分裂中期染色体的5倍和3.42倍(1.87～5.98);同时以12号染色体为例, 比较了二价体上的染色粒结构带与有丝分裂中期染色体G-带,表明染色粒结构带比中期染色体G-带带纹丰富,而与早中期G-带带纹吻合。 Abstract:Meiotic pachytene bivalents were obtained from porcine testes using prolonged hypotonic treatment combined with high chloroform Carnory's fixative solution. Mitotic metaphase chromosomes were prepared from blood cell culture. Comparative studies on division index and length of pachytene bivalents and mitosis metaphase chromosomes showed that those of the former are 5 times higher and 3.42(1.87～5.98) times longer than the latter, respectively. Chromomere maps of bivalents are more abundant than mitotic metaphase G-bands, while they are correspondent with mitotic early-metaphase G-bands. The result was found by using the chromosome 12 as a sample.     

家猪减数分裂粗线期二价体与有丝分裂中期染色体的比较研究

以性成熟公猪睾丸和外周血为材料,采用长低渗、高氯仿卡诺固定液固定和外周血细胞培养制备减数分裂粗线期二价体和有丝分裂中期染色体,通过对二价体和有丝分裂中期染色体分裂指数和长度的比较研究,发现二价体的分裂指数和长度分别是有丝分裂中期染色体的5倍和3．42倍（1．87～5．98）;同时以12号染色体为例,比较了二价体上的染色粒结构带与有丝分裂中期染色体G－带,表明染色粒结构带比中期染色体G－带纹丰富,而与早中期G－带带织吻合。     

Rice Lesion Mimic Gene Cloning and Association Analysis for Disease Resistance

Lesion mimic mutants refer to a class of mutants that naturally form necrotic lesions similar to allergic reactions on leaves in the absence of significant stress or damage and without being harmed by pathogens. Mutations in most lesion mimic genes, such as OsACL-A2 and OsSCYL2, can enhance mutants’ resistance to pathogens. Lesion mimic mutants are ideal materials for studying programmed cell death (PCD) and plant defense mechanisms. Studying the genes responsible for the rice disease-like phenotype is of great significance for understanding the disease resistance mechanism of rice. In this paper, the nomenclature, occurrence mechanism, genetic characteristics, regulatory pathways, and the research progress on the cloning and disease resistance of rice lesion mimic mutant genes were reviewed, in order to further analyze the various lesion mimic mutants of rice. The mechanism lays a theoretical foundation and provides a reference for rice breeding.     

Resistance Gene Analog Polymorphism (RGAP) Markers Co-Localize with Disease Resistance Genes and QTL in Common Bean

Resistance (R) genes containing nucleotide-binding site (NBS)-leucine rich repeats (LRR) are the most prevalent types of R gene in plants. The objective of this study was to develop PCR-based R-gene analog polymorphism (RGAP) markers for common bean (Phaseolus vulgaris L). Twenty degenerate primers were designed from the conserved kinase-1a (GVGKTT) and hydrophobic domains (GLPLAL) of known NBS-LRR type R-genes and from EST databases. Sixty-six of the 100 primer combinations tested yielded polymorphism. Thirty-two RGAP markers were mapped in the BAT 93/Jalo EEP558 core mapping population for common bean. The markers mapped to 10 of 11 linkage groups with a strong tendency for clustering. In addition, the RGAP markers co-located, on six linkage groups, with 15 resistance gene analogs (RGAs) that were previously mapped in other populations of common bean. The distance between the priming sites in NBS-LRR type R-genes is around 500 bp. Of the 32 RGAP markers, 19 had sizes larger and 13 less than 500 bp. RGAP markers mapped close to known R-genes on B11, and to QTLs for resistance on B1, B2, B6, B7, B8, B10, and B11. RGAP appears to provide a useful marker technique for tagging and mapping R-genes in segregating common bean populations, discovery of candidate genes underlying resistance QTL, and future cloning of R-genes in common bean.     

黄泥河自然保护区野猪冬季栖息地利用

2009年11月-2010年1月,根据野猪的生物学特征和黄泥河自然保护区的地形、地貌特点,在研究地区布设47条样线,对保护区的野猪冬季栖息地利用进行了研究,测定了野猪对海拔、坡位、坡向、坡度、植被类型、郁闭度、树高度、树胸径、食物丰富度、隐蔽度、离水源距离和离人为干扰距离等12种生态因子的选择利用情况.结果表明:黄泥河自然保护区野猪冬季多活动在海拔≤1000 m,坡下位的阳坡平坦地带,食物丰富度高,隐蔽度强,郁闭度中等,且离水源≤500 m,离人为干扰>2000 m的阔叶林和针阔混交林内;主成分分析表明,栖息地变量前4个特征值的累积贡献率达到77.5%,较好地反应了野猪的栖息地特征;影响野猪栖息地选择的关键因子是海拔、坡度、离人为干扰距离,次要因子是离水源距离、隐蔽度、树胸径.     

高粱种质资源对黑束病的抗性鉴定与评价

2016-2017年,在人工接种条件下对110份高粱种质资源进行了抗黑束病鉴定与评价研究,拟探明高粱抗病性及不同寄主来源的高粱、玉米黑束病菌致病力差异。110份高粱种质资源中,对高粱来源的黑束病菌(GHS-1)表现免疫(IM)的13份(占11.8%),高抗(HR)的17份(占15.5%),抗病(R)和中抗(MR)的各14份(占25.4%);感病(S)的17份(占15.5%),高感(HS)的35份(占31.8%);对玉米来源的黑束病菌(YHS-1)表现免疫(IM)的21份(占19.1%),高抗(HR)的11份(占10.0%),抗病(R)的15份(占13.6%),中抗(MR)的12份(占10.9%);感病(S)的21份(占19.1%),高感(HS)的30份(占27.3%)。上述结果表明,目前高粱育种中广泛应用的育种种质恢复系中抗黑束病材料较为丰富,且不同寄主来源的高粱和玉米黑束病菌致病力存在差异。     

隐地蛋白(cryptogein)基因定点突变及其广谱抗病烟草转化植株的获得

用PCR法从隐地疫霉 (Phytophthoracryptogea)基因组DNA中克隆了cryptogein(Cry)基因。将Cry基因的 13位赖氨酸 (K)突变成缬氨酸 (V) ,获突变基因CryK13V ,并将其构建于CaMV35S启动子控制的植物表达载体上。通过农杆菌介导的叶盘转化法转入烟草 ,经卡那霉素抗性筛选获 33株再生植株 ,PCR检测和Southern杂交分析表明CryK13V基因已整合到烟草基因组中。接种试验结果表明 ,转基因烟草植株对黑胫病菌、赤星病菌和野火病菌等的抗性均有提高。Northern杂交分析表明 ,微弱的CryK13V基因在转化植株中的表达就足以激活PR1和OPBP1等防卫反应相关基因的表达 ,而且表达丰度与转基因植株的抗病性有着一定的正相关性。研究结果还表明 ,隐地蛋白13位上的赖氨酸在诱导细胞死亡中起着关键的作用。     

籼稻品种地谷抗稻瘟病基因的遗传

籼稻地谷是我国杂效裟育种上重要的稻瘟病抗源之一。利用我国稻区的稻瘟病菌系ＺＢ１３和ＺＢ１５对地谷与感病品种江南香糯的杂效Ｆ１、Ｆ２和Ｂ１Ｆ１群体,以及地谷与感病品种丽江新团黑谷、冈４６Ｂ和８９８７的Ｆ２群体进行接种鉴定,根据抗病性的分离确认地谷对ＺＢ１３和ＺＢ１５的抗性受显性基因控制。利用菌系ＺＢ１３接种地谷和１０个具有已知抗病基因的鉴别品种及其杂交Ｆ１和Ｆ２群体,进一步证明了地谷的抗温性受１对显     

甜瓜抗霜霉病基因同源序列克隆与分析

采用RT—PCR扩增的方法,从高抗霜霉病甜瓜品种‘日本安农二号’中克隆到约3kb的cDNA片段（命名为MRGH-D,该基因是一个连续的通读编码框,编码1007个氨基酸。推测的蛋白质分子量为113．7kDa,等电点为7．88,蛋白质预测无跨膜区。根据推测的氨基酸序列,该基因属于TIR—NBS—LRR类抗病基因,具有TIR-NBS—LRR类抗病基因所有的保守结构域。核苷酸序列和氨基酸序列同源性分析结果显示,MRGH-J与甜瓜抗病基因的同源序列MRGHl2及抗霜霉病相关基因mp-19均具有高达99％的同源性,推测该基因可能在甜瓜抗霜霉病中起作用。     

利用重组自交系群体检测水稻条纹叶枯病抗性基因及QTL分析

利用81个株系组成的Kinmaze(japonica)／DV85(indica)重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体,采用苗期强迫饲毒的鉴定方法,以病情指数作为条纹叶枯病的表型值,鉴定亲本及81个RILs对水稻抗条纹叶枯病毒(rice stripe virus,RSV)的抗性。利用QTL Cartographer软件,对水稻条纹叶枯病抗性基因进行检测分析。检测到3个QTL位点：qStv1、qStv7、qStv11分别位于第1、7、11染色体上,各QTL的LOD值为2．44～3．83,贡献率为19．8％～30．9％。根据抗性基因加性效应的方向,在qStv7、qStv11位点上,亲本DV85存在抗条纹叶枯病增效基因,Kinmaze具有抗条纹叶枯病减效基因,而qStv1位点抗性基因效应来源正好相反。