同源序列法克隆植物抗病基因研究进展及其在野生稻中的应用

随着各种测序计划的完成及生物信息学的发展,植物抗病基因的克隆取得了很大进展,至今有几十个基因已被克隆。研究发现,大多抗病基因都存在特异的保守序列,如富亮氨酸重复序列、核苷酸结合位点、丝氨酸-苏氨酸激酶等。抗病基因的结构特征不仅预示了植物抗病反应中可能的作用机制,而且为分离克隆植物抗病基因提供了一条可行的新途径,如基于同源序列的候选基因法,又称为同源序列法。我们简要综述了已克隆抗病基因的结构、同源序列法克隆抗病基因的研究进展,并对其在野生稻中的应用做了展望。     

植物抗病基因克隆的进展

抗病基因是抗病分子生物学和抗病育种的基因,本文介绍了近几年植物抗病基因克隆的进展,抗病基因克隆的新策略以及抗病基因结构特点与抗病机制的研究进展,讨论了抗病基因克隆的应用前景。     

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。     

植物抗病基因工程的研究进展及前景展望

近年来,随着植物抗病基因(尤其是抗病毒基因)的分离,植物抗病机制的分子生物学和植物抗病基因工程的研究轰轰烈烈地展开并取得重大突破。本文针对植物抗病基因工程的原理、抗病基因、转化方法等方面的进展进行了综述,并对抗病基因工程的应用前景做了展望。     

禾本科植物抗病基因增长的Logistic模型

运用生物信息学方法对水稻、高粱、二穗短柄草中抗病基因的数据进行分析,估算禾本科物种基因组对抗病基因的最大容纳量和抗病基因的增长率,建立了禾本科抗病基因的Logistic增长模型,并给出了估算原始抗病基因数量N_0的方法,可以用于预测不同禾本科物种中抗病基因的增长趋势。利用该模型预测了禾本科物种玉米中抗病基因的增长趋势,得到玉米抗病基因的Logistic增长模型。Logistic模型预测当k_s=0时玉米中抗病基因数量是99,而玉米中实际的抗病基因数量是97,Logistic模型预测的相对误差是2.06%。从玉米抗病基因家族的Logistic增长模型来看,玉米中抗病基因的增长过程分为四个阶段,分别为起步期、迅速增长期、成熟期、饱和期。目前玉米中抗病基因的增长正处于起步期,增长相对较慢,未来抗病基因的增长速度将不断增大,很快将会进入迅速增长期。     

植物抗病基因的进化

植物抗病基因在进化中形成了几种共有的进化形式。植物祖先抗病基因的复制创造了新基因座。基因间和基因内重组导致了变异,也导致了新特异性抗病基因的产生。另外,与特异性识别相关的富含亮氨酸重复区顺应于适应性选择。同样,类转座元件在抗病基因座中的插入加速了抗病基因的进化。随着抗病基因的进化,抗病反应也呈现出多样化,代表着植物与病原物动态进化的不同阶段。     

水稻全基因组编码抗病基因同源序列分析

利用模糊搜索的方法,在TIGR水稻日本晴基因组数据库(TIGR Rice Genome Annotation-Release5)中识别出565个编码抗病蛋白质的同源序列;利用识别出565个编码抗病蛋白质序列分别与籼稻基因组数据库进行BLASTP联配,共确定320个对应的等位基因。通过在线生物信息学软件,识别了这565个抗病基因的保守结构域、保守模体和DNA序列内转座子元件,其中有14个抗病基因同源序列注释错误。同时绘出了这些基因的基因组分布,并基于这些基因的同源树分析和基因组物理分布,认为基因的原位和远程复制事件产生了抗病基因的现存分布和多样性,其中转座子在复制过程中扮演了重要角色。这些对抗病机制研究和抗病基因进化研究以及抗病基因的转育具有重要意义。     

林木抗病基因定位研究现状及策略

提高植物抗病性是植物育种的重要目标之一,传统的抗病育种研究是十分复杂和费时的,如能分离和克隆抗病基因,在分子水平上对抗病基因进行操作并加以利用,则能大大加速抗病育种的进程。近年来,在鉴定和分离抗病基因方面取得了重大进展,对某些抗病基因进行操作已进入实...     

植物抗病基因克隆与功能研究进展

植物抗病基因（R基因）是分子植物病理学和植物基因工程研究的热点之一,R基因的克隆及其在抗病反应中的功能研究为揭示植物抗病机制和有效－控制植物病害奠定了基础,本文介绍了R基因的成功克隆方法和克隆新策略,对R基因编码产物的功能进行了分类分析,并对通过遗传工程途径发展R基因介导的抗病植物新品种进行了展望。     

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.     

植物抗病基因克隆研究进展

随着分子生物学及其相关技术的飞速发展,人们对植物与病原微生物相互作用的分子机制了解得越来越透彻。本文对植物过敏性反应和系统获得抗性作了简要概述,并着重讨论了植物抗病基因克隆的进展,涉及到转座子标签技术、定位克隆技术、染色体步行、染色体登陆等方法和策略,归纳了克隆到的植物抗病基因及其产物结构,概述了这些基因产物所共有的特点,并简要介绍了植物抗病基因工程的进展。     

PCR-RAPD分子生物学技术及其在植物抗病性研究中的应用

PCR—RAPD技术是一种高效的基因组DNA多态性分析技术,能够在对生物细胞或组织中DNA遗传多样性、亲缘关系及系统进化分子标记检测的同时进行基因定位与遗传作图。本综述了PCR—RAPD技术的基本原理和应用范围,以及近年来在植物抗感病品种(品系)间亲缘远近关系分析、植物抗病性遗传基因的DNA分子标记与检测、植物抗病基因的标记和定位、植物抗病基因的分离与克隆、植物抗病育种的分子标记辅助选择与检测等植物抗病性分子机制研究方面的应用,并对该技术所存在的问题及应用前景进行了探讨。     

酵母单杂交系统在植物抗渗透胁迫转录因子研究中的应用

酵母单杂交系统是由酵母双杂交系统衍生来的研究DNA与蛋白质之间相互作用的新型系统。该论文系统阐述了单杂交系统的基本原理和技术路线,详细综述了其在植物抗渗透胁迫转录因子各个研究领域的应用进展,即克隆抗渗透胁迫类转录因子基因,确定已知DNA-蛋白质的相互作用,定位已证实的具有相互作用的DNA结合结构域以及验证转录激活作用;并分析了当前该系统在植物抗渗透胁迫转录因子研究中存在的问题,进而结合自己的研究对解决问题的途径进行了探讨。     

Intergeneric transfer and functional expression of the tomato disease resistance gene Pto.

Plant disease resistance loci have been used successfully in breeding programs to transfer traits from resistant germplasm to susceptible plant cultivars. The molecular cloning of plant disease resistance genes now permits the transfer of such traits across species boundaries by genetic transformation of recipient hosts. The tomato disease resistance gene Pto confers resistance to strains of the bacterial pathogen Pseudomonas syringae pv tomato expressing the avirulence gene avrPto. Transformation of Nicotiana benthamiana with Pto results in specific resistance to P. s. pv tabaci strains carrying avrPto. The resistant phenotype is manifested by a strong inhibition of bacterial growth and the ability to exhibit a hypersensitive response. Resistance cosegregates with the Pto gene in transgene selfings and testcrosses. Our results demonstrate the conservation of disease resistance functions across genus boundaries and suggest that the utility of host-specific resistance genes can be extended by intergeneric transfer.     

The short-chain alcohol dehydrogenase ABA2 catalyzes the conversion of xanthoxin to abscisic aldehyde

Mutants able to germinate and perform early growth in medium containing a high NaCl concentration were identified during the course of two independent screenings and named salt resistant (sre) and salobre?o (sa?). The sre and sa? mutants also were able to germinate in high-osmoticum medium, indicating that they are osmotolerant in a germination assay. Complementation analyses revealed that sre1-1, sre1-2, sa?3-1, and sa?3-2 were alleles of the abscisic acid (ABA) biosynthesis ABA2 gene. A map-based cloning strategy allowed the identification of the ABA2 gene and molecular characterization of four new aba2 alleles. The ABA2 gene product belongs to the family of short-chain dehydrogenases/reductases, which are known to be NAD- or NADP-dependent oxidoreductases. Recombinant ABA2 protein produced in Escherichia coli exhibits a K(m) value for xanthoxin of 19 micro M and catalyzes in a NAD-dependent manner the conversion of xanthoxin to abscisic aldehyde, as determined by HPLC-mass spectrometry. The ABA2 mRNA is expressed constitutively in all plant organs examined and is not upregulated in response to osmotic stress. The results of this work are discussed in the context of previous genetic and biochemical evidence regarding ABA biosynthesis, confirming the xanthoxin-->abscisic aldehyde-->ABA transition as the last steps of the major ABA biosynthetic pathway.     

转座子标签法克隆分离植物基因的研究进展

转座子标签法是克隆与分离植物基因的一项十分有效的方法。概述了转座子标签技术克隆与分离植物基因的基本原理与方法 ,介绍了可用于转座子标签技术的转座子 ,对于转座子标签系统以及在克隆与分离异源植物基因方面的主要成就进行了综述 ,并对将来的研究方向进行了讨论。     

耐盐绒毛白蜡特异性SCAR分子标记的鉴定

该研究以耐盐型和盐敏感型绒毛白蜡及其F1代为材料,采用混合品系分析法进行RAPD分析。结果显示:在随机选取的150个10碱基随机引物中,仅有引物S20在耐盐基因池和盐敏感基因池间扩增出特异而可重复的592bp的多态性片段,命名为S20-592。获得的RAPD标记S20-592经克隆、测序、重新设计一对特异性引物转化成更稳定的SCAR标记。通过F1代个体验证,耐盐型个体均能扩增出此差异条带而盐敏感型个体中不能扩增出此差异条带,证明该SCAR标记的特异引物可用于耐盐绒毛白蜡物种的快速分子鉴定。     

来自西尔斯山羊草的抗小麦白粉病基因Pm57抗性丧失突变体的筛选与鉴定

小麦近缘种属来源的抗白粉病基因是培育小麦抗病品种,防治白粉病危害的最重要基因来源。Pm57是位于西尔斯山羊草2S^s#l染色体长臂上的一个外源基因,对小麦白粉病具有苗期和成株期广谱抗性。为了创制Pm57白粉病抗性丧失突变体,利用基于基因突变体的植物抗病基因克隆新兴技术分离Pm57基因,选用0.625%的甲基磺酸乙酯(EMS)对1万粒小麦-西尔斯山羊草Pm57易位系89(5)69种子进行了诱变处理,M1大田密播种植,收获了1598个M2可育株系。初步对其中300个M2株系进行苗期白粉病抗性接种鉴定,并利用2个Pm57基因特异分子标记X2L4g9P4/HaeⅢ和X284274及小麦全国区试品系DUS测试所用的42对SSR核心引物对Pm57抗性丧失突变体进行鉴定,筛选出来自27个M2株系的真实抗性丧失突变体70个,Pm57基因抗性丧失突变体频率达到9.0%。本研究所获得的白粉病抗性丧失突变体为Pm57基因的后续克隆与抗白粉病分子机理研究提供了重要的材料基础。     

植物转座子及其在功能基因组学中的应用

转座子作为插入突变原或分子标签被广泛应用于基因的分离和克隆,且因其 独特的性质已成为发现新基因和基因功能分析的有效工具。本文综述了植物转座子及其作为基因分离和克隆工具的研究进展,并讨论其在植物基因功能研究方面的应用。 Abstract:Transposons have been widely used for gene isolation and gene cloning as insertional mutagens or molecular tagging.Furthermore,due to special characteristics of transposons,transposons techniques will be a powerful tool for new gene discovery and gene functional analysis.This paper reviewed the developments of plant transposons in gene isolating and cloning,as well as its use in studying gene function in plant.     

大麦HVA1基因和LEA蛋白与植物抗旱性的研究

干旱胁迫下,植物体内会积累多种蛋白以保护细胞免受脱水伤害,其中包括Lea蛋白。LEA蛋白在植物耐寒、耐盐碱、耐干旱性方面起重要作用。大麦HVA1基因编码的蛋白即属于第三组LEA蛋白,国内外学者对该基因的结构与功能进行了深入的研究。根据近年研究结果,本文对LEA蛋白的结构与功能,大麦HVA1基因的表达与调控,大麦HVA1基因高同源性序列的克隆以及转基因植物对HVA1基因抗旱性功能验证等方面进行综述。