稻瘟菌无毒基因研究进展

稻瘟菌是引起水稻稻瘟病的病原物。水稻与稻瘟菌间存在广泛而特异的相互作用,是研究寄主与病原物互作的重要模式系统。本文对稻瘟菌与水稻互作最重要的激发子―无毒基因的研究现状进行了概括,讨论了无毒基因的定位、克隆方法以及已克隆无毒基因的功能及进化研究,同时对今后无毒基因研究的重要方向进行了探讨,为深入理解无毒基因的功能及与水稻可能的互作关系奠定了基础。     

水稻对褐飞虱抗性相关蛋白的双向电泳分析

以药用野生稻 (Oryzaofficinalis)的转育后代B5 (高抗褐飞虱 (NilaparvatalugensSt l) )与感虫品种明恢 6 3(OryzasativaL .)为亲本 ,构建了一个重组自交系群体。通过抗褐飞虱鉴定 ,筛选出极端抗虫株系和极端感虫株系 ,运用分群分析法 (bulkedsegregantanalysis ,BSA)分别建成了极端抗虫集团 (resistantbulk)和极端感虫集团 (susceptiblebulk)的蛋白质池。利用双向电泳技术 ,分别分析了极端抗虫集团和极端感虫集团受虫害与未受虫害的秧苗蛋白质的变化。结果发现 ,虫害 48h后 ,感虫集团的一个分子量为 40kD的蛋白质P40 (pI=6 .3)的表达明显减弱甚至消失 ,而在抗虫集团中 ,P40的表达未受影响。与褐飞虱为害后抗虫株系和感虫株系不同的生理反应相联系 ,推测P40与水稻受褐飞虱虫害后引起的应答反应相关     

水稻对褐飞虱抗性相关蛋白的双向电泳分析

以药用野生稻(Oryza officinalis)的转育后代B5(高抗褐飞虱(Nilaparvata lugens Stl))与感虫品种明恢63 (Oryza sativa L.)为亲本,构建了一个重组自交系群体.通过抗褐飞虱鉴定,筛选出极端抗虫株系和极端感虫株系,运用分群分析法(bulked segregant analysis,BSA)分别建成了极端抗虫集团(resistant bulk)和极端感虫集团(susceptible bulk)的蛋白质池.利用双向电泳技术,分别分析了极端抗虫集团和极端感虫集团受虫害与未受虫害的秧苗蛋白质的变化.结果发现,虫害48 h后,感虫集团的一个分子量为40 kD的蛋白质P40 (pI=6.3)的表达明显减弱甚至消失,而在抗虫集团中,P40的表达未受影响.与褐飞虱为害后抗虫株系和感虫株系不同的生理反应相联系,推测P40与水稻受褐飞虱虫害后引起的应答反应相关.     

水稻受稻瘟菌侵染后发病初期的细胞学反应

采用致病性不同的3个稻瘟菌株接种水稻IR64品种.结果显示在抗性反应中,病菌接种后水稻细胞中形成原生质颗粒,逐渐向病菌侵入部位聚集;原生质浓缩及沉积的形成、细胞坏死与病菌侵染菌丝的受抑制在时间和空间上是一致的.在中度抗性反应中,原生质颗粒化的时间延迟.在感病反应中,尚未观察到水稻细胞质浓缩现象.病菌侵染后寄主细胞在蓝光激发下的自发荧光表明,在寄主细胞中有多酚类物质的产生和积累.抗性反应中稻瘟菌接种后多酚类物质产生早,荧光范围大而强;中度抗性反应中,多酚类物质产生迟,荧光范围小而弱;而在感病反应中,难以观察到寄主细胞的自发荧光.胼胝质、磷脂酶Dγ(phospholipase Dγ,PLDγ)产生和积累的趋势与多酚类积累的情况大致是相似的.不同互作类型寄主细胞中多酚类物质、胼胝质和PLDγ产生和积累的差异表明,这些物质在水稻的抗病性中起了重要作用.     

稻瘟菌侵染诱导水稻凝集素基因的表达

利用mRNA差异显示技术(DDRT-PCR),从非亲和性稻瘟菌生理小种131侵染的水稻品种爱知旭(Oryza sati-va L. cv.Aichi-asahi)叶片中分离了8个诱导差异表达的cDNA片段.对这8个差示片段进行了回收、重扩增和克隆,以其中一个长度为321碱基并与甘露糖结合水稻凝集素和水稻盐诱导蛋白基因高度同源的差示片段为探针,筛选水稻非亲和性cDNA文库,获得12个阳性克隆.序列测定和数据库查询表明该基因的cDNA与水稻凝集素基因的cDNA及盐诱导蛋白基因的cDNA核苷酸同源性高达96%,推定的氨基酸序列与甘露糖结合水稻凝集素的氨基酸序列一致,与水稻盐诱导蛋白仅相差2个氨基酸.Southern杂交显示该基因在水稻基因组中有两个同源拷贝数,Northern杂交表明非亲和性稻瘟菌侵染可强烈诱导该基因表达.因此推测该基因参与了水稻对稻瘟菌侵染的防御反应.     

稻瘟菌侵染后水稻幼苗活性氧的产物与抗病性的关系

以对稻瘟菌ＺＢ１小种表现抗病（Ｈ８Ｒ）和感病反应（Ｈ８Ｓ）的两种水稻为材料接种稻瘟菌后,表现不亲和反应的水稻幼苗叶片中Ｏ＾－２产生速率提高,于２４ｈ和６０出现两个高峰;Ｈ２Ｏ２量在３ｈ和４８ｈ分别出现高峰;ＯＨ量在３６ｈ后略高于对照;过氧化物酶（ＰＯＤ）活性从６ｈ起显著升高。而在表现亲和反应的水稻中Ｏ２＾－、Ｈ２Ｏ２和．ＯＨ的产生及ＰＯＤ活性的增加均迟于现不亲和反应的,且强度也小。ＳＯＤ和过氧化氢     

稻瘟菌无毒基因研究进展

无毒基因编码的产物激发病原物与植物特异性相互作用。水稻与稻瘟菌之间的特异互作符合“基因对基因”关系。从研究稻瘟菌无毒基因的意义、已鉴定和克隆的稻瘟菌无毒基因、稻瘟菌无毒基因与其抗病基因的互作特点等几个方面,对稻瘟菌无毒基因研究进展作了简要评述 。     

稻瘟菌侵染后水稻幼苗活性氧的产生与抗病性的关系

以对稻瘟菌ZB1小种表现抗病 (H8R)和感病反应 (H8S)的两种水稻为材料接种稻瘟菌后 ,表现不亲和反应的水稻幼苗叶片中O- ·2 产生速率提高 ,于 2 4h和 6 0h出现两个高峰 ;H2 O2 量在 3h和 48h分别出现高峰 ;·OH量在 36h后略高于对照 ;过氧化物酶 (POD)活性从 6h起显著升高。而在表现亲和反应的水稻中O- ·2 、H2 O2 和·OH的产生及POD活性的增加均迟于表现不亲和反应的 ,且强度也小。SOD和过氧化氢酶活性在两类反应中基本保持不变。同时发现 ,不亲和反应中丙二醛量增加 (2 4h)及其两个高峰 (30h和 6 0h)分别出现在活性氧的产生及其两个峰值之后或同时。这些结果表明水稻幼苗中产生的活性氧可能启动了膜脂过氧化 ,由此引起水稻过敏性反应中的细胞死亡而在抗稻瘟病中起作用     

稻瘟菌侵染诱导水稻凝集素基因的表达

利用mRNA差异显示技术（DDRT-PCR）,从非亲和性稻瘟菌生理小种131侵染的水稻品种爱知旭（Oryza sati-vaL.cv.Aichi-asahi)叶片中分离了8个诱导差异表达的cDNA片段,对这8个差示片段进行了回收,重扩增和克隆,以其中一个长度为321碱基并与甘露糖结合水稻凝集素和水稻盐诱导蛋白基因高度同源的差示片段为探针。筛选水稻非亲和性cDNA文库,获得12个阳性克隆。序列测定和数据库查询表明该基因的cDNA与水稻凝集素基因的cDNA及盐诱导蛋白基因的cDNA核苷酸同源笥高达96%。推定的氨基酸序列与甘露糖结合水稻凝集素的氨基酸序列一致。与水稻盐诱导蛋白仅相差2个氨基酸。Southern杂交显示该基因在水稻基因组中有两个同源拷贝数。Northern杂交表明非亲和性稻瘟菌侵染可强烈诱导该基因表达。因此推则该基因参与了水稻对稻瘟菌侵染的防御反应。     

稻瘟菌Magnaporthe oryzae P-ATPases基因家族分析

利用TCDB(Transporter Classification Database)网站数据库中的P-ATPases氨基酸序列对稻瘟菌全基因组表达序列(Coding Sequence,CDS)数据库进行搜索和分析,共发现23个P-ATPases基因,进化树分析表明这23个基因分属于4个家族和7个亚家族。构建了本地ESTs数据库,通过P-ATPases基因CDS序列与EST序列比对分析发现,在这些基因中有20个存在EST同源体,另外3个基因没有发现EST同源体,因此这20个基因是真实P-ATPases基因的可能性更高。运用MEME程序分析了这些P-ATPases蛋白结构域的基序,有6种基序在90%以上的基因氨基酸序列中出现,属保守基序。对这23个P-ATPases基因GC含量的分析表明,它们的平均GC含量在0.519-0.628之间,稍高于稻瘟菌整个基因组GC平均含量(0.516),同时这些基因内各区段GC含量变化不大,没有明显的梯度变化。本文结果为下一步深入研究稻瘟菌中P-ATPases基因家族的功能奠定了基础。     

Proteins of Developing Rice Embryos As Characterized by Twodimensional Gel Electrophoresis

Developmental changes of rice (Oryza sativa, subsp, japonica) in embryonic proteins during embryogenesis were investigated by modified two-dimensionalpolyacrylamide gel electrophoresis. The results indicated that there were apparently differences in the embryonic proteins between the embryos at 7th and 13th day after anthesis. Some proteins only appeared in the embryos al 7th day, disappearing at 13th day. Then some new proteinsappeared at 21th day embryos, which were different from that disappeared during differentiation. In concomitant with the completion of embryo differentiation, the number of acidic proteins decreased, while the basic ones showed an increasing trend. Itwas also found that in the 7th day embryos, there were a higher relative percent ofembryonic protein spots in the region of higher molecular weight, while in the 13thday there were higher relative percent of ones in the region of lower molecular weight.The electrophoretic pattern of rice germ lectin (RGL) showed that the synthesis ofRGL was associated with embryo differentiation. According to these results, we propose that some of embryonic proteins which areonly found at early stage of embryogenesis may be important factors for the regulationof embryo differentiation. Although the function of these proteins is still an openquestion, these specific proteins, at least, represent an excellent mark for plant embryodifferentiation.     

靛红衍生物的合成及其对稻瘟菌的生物活性

以靛红为原料合成了系列3-亚胺基/亚甲基-吲哚-2-酮化合物及其Mannich碱衍生物,研究了它们在抗稻瘟菌方面的活性,发现了这两种类型的若干化合物有较好的抑制稻瘟菌孢子萌发的活性,初步讨论了构效关系。认为1位的羟甲基和胺甲基、3位的亚甲基是药效团,芳基亚甲基苯环上对位取代基、羟基取代基和吸电子取代基不利于活性的提高,邻位的供电子取代基有利于活性的提高。     

Light-Enhanced Resistance to Magnaporthe grisea Infection in the Rice Sekiguchi Lesion Mutants

The rice sl mutant showed two types of responses to Magnaporthe grisea infection by light treatments. One was an sl -mutant-type response characterized by Sekiguchi lesion expression under light waves of 400–700 nm, and the other was a wild-type response characterized by blast and/or necrotic spot lesion expression in the dark or at wavelength between 290 and 330 nm. There was a large difference in the resistance to M. grisea infection between the mutant- and wild-type responses in the rice sl mutant. When the mutant-type response was induced in the rice sl mutant, the disease resistance was enhanced relative to that in the wild-type response. Enhanced resistance was demonstrated by two components: (a) the number of Sekiguchi lesions was reduced relative to that of blast or necrotic lesions; (b) sporulation of M. grisea was not induced in Sekiguchi lesions. The enhanced resistance was dependent on light of 400–700 nm.     

稻瘟病分子生物学研究进展

稻瘟病分子生物学发展迅速,已分子标记定位的稻瘟病主效抗性基因１５个,微效抗性基因３个;水稻抗稻瘟病基因Ｐｉ－ｔａ和Ｐｉ－ｂ已成功克隆。稻瘟病菌系谱与致病型关系可分为简单与复杂两种类型。本文对水稻抗稻瘟病基因的定位和克隆,稻瘟病菌群体遗传结构,致病性遗传、基因组分析、无毒基因克隆、准性生殖等研究进展进行了评述。     

水稻品种多样性田间稻瘟病菌群体遗传结构分析

利用稻瘟病菌的一段倒位重复序列Pot2设计的一对引物,采用rep—PCR分子指纹技术对来自石屏县净种杂交稻田块、净种糯稻田块以及间种杂交稻糯稻田间的251个稻瘟病单孢分离菌株进行扩增．结果表明,所有供试菌株均分别扩增到9—17条DNA带,大小从400bp到23kb左右,但大多数带主要集中在5—10kb之间．所有菌株共扩增出的DNA指纹带中,约65％的为多态性DNA带,35％的为共同扩增带．将供试菌株扩增带诺进行聚类分析,比较间裁与净载田间病菌群体遗传结构的组成差异结果表明,在不同遗传相似水平,菌株遗传宗群复杂度与栽培方式有一定相关性。间栽田间病菌遗传宗群较净栽田问复杂,为3—5个,且优势宗群群不明显;而在净栽糯稻或净栽杂交稻田间遗传宗群较为简单,只有1—3个,且优势宗群明显．本试验结果证明水稻品种多样性有利于稻瘟病菌稳定化选择。     

稻瘟病拮抗菌株的分离、筛选及鉴定

从水稻病健叶、茎和根组织以及稻田土壤中共分离得到细菌菌株321株。经发酵法初筛,对稻瘟病菌丝生长有抑制作用的有57株,再通过平板对峙法复筛,具有强烈拮抗作用的菌株有5株,其抑菌距离达16mm以上。分别对5个菌株进行形态学观察、生理生化指标进行鉴定,结果有1株(No.156)为Bacillus subtilis,2株(No.171和No.177)为Bacillus pumillus,2株(No.192和No.279)为Bacillus ploymyxa。