植物抗虫“防御警备”:概念、机理与应用

植物抗虫"防御警备"是指受到某些生物或者非生物因子刺激警备后,植物会提前做好抗虫防御准备,之后当再次受到害虫袭击时,植物会产生更加快速和强烈的抗虫防御反应,从而使自身抗虫性显著提高.这是近年来新发现的植物防御害虫的一种策略,是一种特殊的诱导抗虫机制.植食性昆虫的取食、分泌物、产卵、为害诱导的植物挥发物(HIPVs)以及某些有益微生物、植物营养元素、重金属和一些化学物质均可以引起植物产生抗虫防御警备.防御警备具有抗性高效、持久、环境友好,甚至可以遗传到子代等优点.本文综述了近年来有关植物抗虫防御警备的研究,主要概括了植物抗虫防御警备的一般特征、刺激警备因子和形成机制,并对其在生产实践中的应用前景进行了简要分析,提出了这一领域尚未解决的问题和亟待深入的研究方向.通过合适的方法使植物产生抗虫防御警备可以大大减少杀虫剂的使用,成为害虫综合防治的重要手段.     

植物抗虫“防御警备”: 概念、机理与应用

植物抗虫“防御警备”是指受到某些生物或者非生物因子刺激警备后,植物会提前做好抗虫防御准备,之后当再次受到害虫袭击时,植物会产生更加快速和强烈的抗虫防御反应,从而使自身抗虫性显著提高.这是近年来新发现的植物防御害虫的一种策略,是一种特殊的诱导抗虫机制.植食性昆虫的取食、分泌物、产卵、为害诱导的植物挥发物(HIPVs)以及某些有益微生物、植物营养元素、重金属和一些化学物质均可以引起植物产生抗虫防御警备.防御警备具有抗性高效、持久、环境友好,甚至可以遗传到子代等优点.本文综述了近年来有关植物抗虫防御警备的研究,主要概括了植物抗虫防御警备的一般特征、刺激警备因子和形成机制,并对其在生产实践中的应用前景进行了简要分析,提出了这一领域尚未解决的问题和亟待深入的研究方向.通过合适的方法使植物产生抗虫防御警备可以大大减少杀虫剂的使用,成为害虫综合防治的重要手段.     

根系代谢物介导的植物-微生物互作的研究进展

植物根系代谢物是植物-微生物互作的桥梁纽带,作为信号物质和微生物营养源调控着微生物的群落结构和多样性,而根区微生物区系的改变则反作用于植物的生长、发育和抗性。本文聚焦植物根系代谢物介导的植物-微生物互作,梳理了植物-微生物互作研究中次级代谢物的种类、作用及其检测手段;探讨了植物通过调节自身代谢物以适应品种进化及繁衍后代过程中发挥的功能作用;阐述了逆境胁迫下植物利用根系代谢物招募特异微生物(解磷、溶磷)或者有益微生物促进自身生长以缓解胁迫压力的机制;分析了根系代谢物作为信号物质诱导植物抗病的方式"求救假说",为可持续农业发展提供思路和理论依据。     

植物信号分子—细菌基因表达诱导剂

在植物和微生物的相互作用过程中,微生物可通过植物释放的特定化合物作为化学信号。这样的信号对微生物产生即刻响应,由此微生物产生为侵袭宿主植物所必须的基因表达。自1985年 Stachel 首次报道烟草根部受伤细胞渗出物中含有乙酰丁香酮(Ⅰ)和α-羟基乙酰丁香酮(Ⅱ)可活化土壤杆菌(Agrobacterium tumefaciens)的毒性基因(vir)后,正式提出了植物信号分子作为基因表达激活剂的概念。     

防御素的生物学特性及其抗病基因工程

防御素是一种富含半胱氨酸的小分子多肽,对细菌等微生物具有广谱抗性,且作用机制特殊。迄今为止,国内外在防御素方面进行了大量的研究,已经从各类生物体中分离出不同种类的防御素,并在基因工程和医药领域呈现广泛的应用前景。文章对防御素的分类、生物学特性,包括哺乳动物α-、β-、θ-防御素、昆虫以及植物防御素的分子结构及抗菌活性进行了综述,阐述了防御素的膜作用及与细胞内复合物结合的作用机制。总结和归纳了防御素基因的分离、表达研究进展及动、植物防御素基因在抗病基因工程领域的应用,并对防御素在未来的生物制药和植物抗病基因工程方面的应用前景进行了展望。     

侧孢芽孢杆菌Bl13对番茄早疫病防治效果及机制

以对番茄早疫病原菌有良好拮抗效果的侧孢芽孢杆菌Bl13为研究对象,采用盆栽试验,通过测定番茄株高、茎粗、番茄早疫病病情指数、叶片内防御酶活性以及根区土壤微生物多样性、微生物群落结构组成等指标,探究侧孢芽孢杆菌Bl13防治番茄早疫病的效果及机制。结果表明: 接种Bl13可显著降低番茄早疫病的病情指数,提高叶片内多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)等防御酶活性,降低病害对植物地上部分及根系生长发育的影响。同时,改善番茄根区土壤微生物群落结构,使芽孢杆菌属、假单胞菌属等常见有益菌属相对丰度显著提高,油壶菌属、血赤壳属相对丰度显著降低。侧孢芽孢杆菌Bl13可通过提高番茄叶片内防御酶活性并增加根区中有益微生物的数量来增强植物对番茄早疫病的抗性,从而实现对番茄早疫病的防治。     

微生物与线虫互作分子机制研究进展

植物寄生线虫严重危害全球农业生产,以天敌微生物为主的线虫生物防治方法由于其安全性和环境兼容性好等优点,成为农业绿色发展的重要保障.微生物与线虫相互作用机制的研究为开发高效的线虫生防制剂提供理论基础.本文从杀线虫微生物的资源、微生物寄生生活阶段的转换调控、微生物侵染的关键酶以及线虫对天敌微生物的免疫防御等方面综述线虫-微生物互作机制的最新进展,为构建线虫生物防治的新方法新策略提供借鉴.     

虫害诱导植物防御的分子机理研究进展

从虫害诱导的系统损伤信号、昆虫特异性激发子、间接防御、直接防御和负防御等方面,综述了虫害诱导植物防御的最新研究进展.在植物与昆虫的相互进化过程中,植物利用诱导防御物质对付昆虫的危害,昆虫则利用其特有的激发子降低植物的防御反应.文中比较了间接防御涉及的4种代谢途径,以及诱导挥发物释放的机制;阐明了虫害诱导植物直接防御的概念、防御物质及其作用机理;分析了虫害诱导植物负防御的机制.同时,也强调了虫害诱导林木防御反应的分子机理.     

绿叶挥发物产生特征及其生态生理作用研究进展

该文系统综述了植物绿叶挥发物(green leaf volatiles, GLVs)的形成特征、对植物的生态生理作用及调控机制等方面的最新研究进展。GLVs是指植物经十八碳烷酸途径过氧化物酶分支途径产生的含6个碳原子的醛、醇及其酯。除叶片外, 植物的根、茎、果实、种子等部位均可以合成该类化合物, 合成调控存在转录和转录后水平的调控。在特定植物中, GLVs合成及其组分还受到植物生长发育阶段和生长季节等外源环境的影响。昆虫啃食、微生物感染以及有益真菌的定植等生物逆境与缺氮等物理逆境均具有诱导GLVs合成的作用。除了参与植物特有气味形成外, GLVs在植物直接和间接防御应答中发挥着重要的作用。GLVs不仅具有抑制微生物和多种昆虫繁殖的作用, 还具有诱导多种防御化合物合成、预置(prime)有关信号途径的作用。基于GLVs在植物界的广泛存在性和在防御应答中的多层次作用, 该文作者提出了GLVs在道地药材品质形成中的潜在作用及开展相关研究的必要性和紧迫性。     

植物微生物组生态功能与群落构建过程研究进展

植物各个器官表面及内部定殖着高度多样化的微生物群落,这些微生物与植物长期共进化,作为宿主植物的“共生功能体”(holobiont)在植物生长发育、养分吸收、病害抵御和环境胁迫适应性等方面发挥了重要作用。得益于近10年来多组学技术的发展和应用,有关植物微生物群落的多样性、组成和功能特征、群落构建的驱动因素和植物–微生物互作机制等方面研究取得了一系列重要进展。然而,与土壤微生物组相比,目前对植物微生物组的认识及其应用尚且不足。本文系统总结了植物微生物组的组成特征,植物微生物在调节植物生长发育、促进养分吸收、提高病害抵御能力及环境胁迫适应性等方面的功能及作用机制,从宿主选择、环境因子以及生物互作3个方面总结了驱动植物微生物群落构建的因素,并着重阐述了植物–微生物互作如何塑造植物微生物群落以及如何调节对植物的有益功能。此外,我们对未来植物微生物组研究和应用面临的挑战进行了展望,如核心微生物组挖掘和合成群落构建,植物–微生物互作的分子调控机制,植物微生物群落水平上的互作机制等。深入理解植物微生物群落特征、生态功能以及构建过程对于精准调控植物微生物组以提高植物适应性和生产力以及维持生态系统健康具有...     

生物逆境和共生状态下植物的蛋白质组学研究

蛋白质组技术已广泛应用于植物遗传、发育和生理生态等诸多生物学领域,主要研究植物的遗传多样性、植物发育、组织分化、植物对非生物逆境(包括高温、低温、高盐和干旱等)和生物逆境(病虫害)的适应机制和植物与微生物(根瘤共生体)相互作用机制。本文综述了微生物与植物互作的蛋白质组研究进展,包括有害和有益的相互作用,同时对植物蛋白质组学的发展前景进行了讨论。     

土壤微生物与植物根的相互作用——根分泌物以及影响分泌的环境因素

健壮植物的根部,为了保存根际微生物群落,提供了大量分泌物。对于不同种类植物来说,可分泌出糖类、氨基酸、维生素等化学物质。因而,对根际微生物的变化给予很大影响。影响植物根分泌物组成和数量的因素,有植物的种类,生育阶段,营养状态或植物根的损伤等等。所谓根际效应对微生物的选择性增殖,是受植物根部细胞和组织碎片脱落或根的分泌物,以及土壤环     

病原菌的自我防御

在制药和植物保护领域,20世纪已经广泛研究了自然界中常见微生物抑制生长的现象和有毒微生物的代谢活动。在过去10 a里,将拮抗物引入植物表面、生长介质以及繁殖材料中的生物防治方法引起的兴趣还在不断增加。但是病原物针对生防因子、化学药物等所进行的自我防御工作则研究的比较少。主要讨论当前病原菌抵抗微生物拮抗机制的观点和概念,以及所关注的植物病原真菌和细菌的防御。     

miRNA介导植物-微生物互作中的调控作用及其研究进展北大核心CSCD

微生物与植物之间存在错综复杂的双向交流和串扰,植物与病原微生物互作直接影响寄主植物的生存状况,而植物和益生微生物互作则有利于宿主的生长和健康,共生微生物也会从中受益。不管是病原微生物还是有益微生物进入植物体内,植物miRNA都会迅速做出响应,同时微生物也可以产生miRNA样RNA(miRNA-likeRNA,milRNA)影响植物健康,可见miRNA(或milRNA)是植物与微生物互作过程中迅速响应的重要媒介分子,其内在机制研究近年来取得了许多进展。文中概述了植物-病原微生物、植物-益生微生物互作中miRNA的调控作用,重点阐述了植物miRNA在植物-病原微生物互作过程中对寄主植物抗病性的调控作用和植物-益生微生物互作过程中对宿主植物生长发育及代谢的调控,以及真菌milRNA对寄主植物的跨界调控作用。     

主编导读

<正>本期主编导读主题：重要农艺性状功能基因及植物-微生物互作机制、病毒检测及疫苗研究、微生物与环境、多方位及混合式教学模式。重要农艺性状功能基因及植物-微生物互作机制阐明作物重要农艺性状分子控制的机理,以及植物-微生物(包括有益微生物和病原微生物)互作机制,能够为分子改良和设计重要农艺性状奠定理论基础,进而推动我国育种科学的可持续发展。     

硫堇蛋白及细胞防御素在植物抗病性育种中的研究

硫堇蛋白及细胞防御素是一类广泛存在于植物细胞中并对细菌、真菌等病原微生物具有抑制或杀灭作用的小分子量多肽抗生素。二者在分子量、空间结构及某些化学性质具有相似性,近年来在植物抗病性育种中得以应用。对植物硫堇蛋白及细胞防御素的分类、结构、作用机制以及在植物抗性育种的应用实例进行综述。     

植物三萜皂苷生物合成途径及调控机制研究进展

三萜皂苷是一类天然存在的结构多样的三萜苷类化合物,广泛分布于植物中.三萜皂苷不仅是植物抵御病原微生物和食草动物的防御化合物,还具有多种药理活性,被广泛应用在医药、日化、食品、农业等领域.近年来,随着科学技术的发展和研究的深入,植物三萜皂苷生物合成途径的基本框架及调控机制研究已经取得了一定的进展.植物三萜皂苷种类繁多、结...     

土壤有益细菌在植物根际竞争定殖的影响因素

在土壤有益微生物应用于生物肥料、生物杀虫剂、植物生长刺激剂和生物处理剂的过程中,根际定殖具有重要作用。细菌在植物根际定殖是一个比较复杂的过程,影响定殖能力的因素也是复杂多样的。本文综述了参与根部竞争定殖的生物因素,包括受细菌遗传控制的某些特性如鞭毛/运动性、趋化性、多糖、位点特异重组酶/菌落阶段变异、NADH脱氢酶,植物根的分泌物和植物种类等;影响微生物根际定殖的非生物因素如土壤类型、土壤特性和土壤温度等,探讨了影响微生物根际定殖的主要研究方向。     

藜麦——不只是粮食

<正>植物体中除了糖类、脂肪、核酸和蛋白质等基本有机物之外,还有由这些基本有机物衍生出来的次生物质。植物次生代谢产物是植物对环境的一种适应,是在长期进化过程中植物与生物和非生物因素相互作用的结果。藜麦次生代谢产物的产生是其对干旱、盐渍、寒冷、高热、昆虫的危害、草食性动物的采食以及病原微生物侵袭等逆境的防御和适应,由此也给我     

植物抗白粉病的分子机理

随着分子生物学与其相关技术的飞速发展 ,已克隆到了一系列的植物抗病基因和防御基因 ,加深了对植物与病原微生物相互作用分子机制的了解 ,促进了植物抗病分子机理的研究。国内外许多学者对大麦抗白粉病的分子机制进行了较系统的研究 ,在拟南芥菜中也找到了许多抗白粉病基因 ,这些结果对研究其它植物抗白粉病机制提供了线索。本文就该方面的研究进展加以阐述 ,并讨论了抗病机理在抗病育种工作中的应用前景。