褐飞虱取食诱导的MAPK3基因在水稻叶鞘组织中的定位

利用Northern杂交技术,对促分裂原活化蛋白激酶基因（MAPK3,BPHiw103）进行了表达分析,同时,针对抗虫水稻B5植株接种褐飞虱若虫48h后的叶鞘组织切片进行了原位定位。Northern杂交结果表明,在褐飞虱取食后,MAPK3 mRNA整体表现为上调的特性。原位杂交显示,褐飞虱取食前,MAPK3在水稻叶的薄壁组织中大量表达;而取食后,在韧皮部表达明显增加,在薄壁组织表达则呈下降趋势。这一点在叶心组织切片中表现最为明显。这些结果说明,水稻在受褐飞虱若虫取食诱导和刺激后,MAPK3的表达在受伤部位急剧增加,推测MAPK3基因可能在水稻对褐飞虱的抗性反应中发挥作用。     

水稻白背飞虱、褐飞虱取食动态研究

白背飞虱Sogatella furcifera(Horvāth)和褐飞虱Nilaparvate lugens(St1)在水稻上混合发生,以口针刺入维管束组织吸食汁液,并排出蜜露。对褐飞虱的吸食和排蜜露,Suenaga(1959)、Sogawa(1970)、Sogawa和Cheng(1979)、Heinrichs等(1981)、顾秀慧等(1987)、都健等(1991)均有研究报道,但白背飞虱的取食报道很少,两种飞虱种群的系统取食动态未见报道。本文于1987年采用茚三酮法,同时逐日测定白背飞虱和褐飞虱所排的蜜露量,以蜜露的多少来表示相对取食量,分析取食动态,为制订防治对策,调整防治适期,合理评价和利用抗性品种提供科学依据。     

水稻抗褐飞虱基因研究和利用现状

稻褐飞虱（Nilaparvata lugens Stal）是一种单食性水稻害虫,根据其对水稻品种的危害,可分为生物型1、2、3、4等类型。它对亚洲各国水稻生产造成极大危害。实践证明,利用抗虫品种是防治稻褐飞虱最经济有效的方法。本文综述了稻褐飞虱的生物学特征和分布、生物类型,着重介绍抗稻褐飞虱基因的研究和利用现状,并对今后开展抗稻褐飞虱基因研究提出几点建议。     

水稻褐飞虱抗性基因研究进展

随着全球性气候变暖以及稻作区耕作栽培措施的改变,稻褐飞虱已成为严重危害水稻产量的害虫之一.综述当前水稻褐飞虱抗性基因的定位、克隆以及抗性机制的最新研究进展,并对抗褐飞虱水稻育种的利用现状作报道.     

利用抑制消减杂交分离受褐飞虱取食下调的水稻基因

为了分离受褐飞虱取食抑制的水稻基因,采用抑制消减杂交的方法,以正常生长的水稻幼苗为目标群体,以褐飞虱胁迫32 h的水稻幼苗作为对照群体,构建了含200个重组质粒的SSH cDNA文库.随机挑选50个重组质粒进行反向Northern差异筛选后,再经Northern杂交验证,得到2个受褐飞虱取食抑制的基因:一个是Lhca,编码水稻光系统Ⅰ天线蛋白;另一个基因(bpHd002)与肌苷-5'-单磷酸脱氢酶基因有同源性.以BpHd002为探针筛选水稻幼苗cDNA文库分离出该基因的全长cDNA(BpHd002A).其长度为1 285bp,含有一由519 bp组成的完整的阅读框,编码的蛋白质具有两个CBS结构域.     

受褐飞虱取食的水稻幼苗的抑制消减cDNA文库的构建及筛选

采用抑制消减杂交方法,以褐飞虱取食32h的水稻幼苗及未受褐飞虱取食的水稻幼苗为作为对比材料构建了消减cDNA文库,以分离水稻幼苗中褐飞虱应答基因。随机从消减cDNA文库中挑选16个白色菌落提取质粒,进行PCR扩增,发现插入片段的长度位于100～900bp之间。以在受褐飞虱取食的水稻幼苗中特异表达的基因(BpHi008A)为探针,通过斑点印迹分析发现在抑制消减后的cDNA池中,目的基因得到有效富集。利用反向总RNA斑点印迹分析和Northern杂交验证,从消减cDNA文库中筛选到了25个基因受褐飞虱取食的诱导。其中有17个克隆与编码已知功能蛋白的基因有显著的同源性,它们分别参与蛋白质的折叠与降解、蛋白质与蛋白质的相互作用及信号传递、脂类代谢、胁迫反应、物质运输和细胞生长等。总体上,参与胁迫反应和衰老的基因在褐飞虱取食后表达增强。     

褐飞虱和白背飞虱的取食为害对水稻营养生长的影响

对塑料钵栽培的水稻进行罩宠试验,研究了褐飞虱和白背飞虱在不同若虫密度下取食为害对水稻营养生长的影响．结果表明,两种飞虱的成虫干重、水稻叶面积和其地上部干重因若虫密度的增加而下降．叶片干重占地上部干重的比例和稻株分配给叶片干物质量随为害程度的加重而增大;褐飞虱和白背飞虱总干重（X）与稻株地上部损失量（Y）之间存在着极显著的线性关系．两种飞虱干重每增加1mg,水稻地上部干重则分别损失26.01mg和21．90mg．讨论了稻飞虱取食为害对水稻致害的可能机制．     

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.     

褐飞虱诱导的水稻cDNA文库的构建及锌指蛋白基因的分离

从褐飞虱取食48h后的水稻幼苗中提取总RNA并纯化出mRNA,经反转录合成第一、二链cDNA,去除小于400bp的cDNA片断后,连接EcoRI人工接头,与去磷酸化的噬菌体长短臂连接,体外包装后感染,成功构建了含1.1×106重组子的褐飞虱诱导的水稻cDNA表达文库,重组子平均外源片断为1.5kb,扩增后的cDNA文库滴度为1.1×1011pfu/mL,适用于筛选低丰度mRNA的cDNA克隆。将已筛选得到的ESTBPHiw001为探针,在褐飞虱诱导的水稻cDNA文库中筛选得到1.4kb的全长锌指蛋白基因,命名为OsBi2。Northernblot分析说明此基因可能在水稻对褐飞虱的防卫反应中起作用。     

一个编码锌指蛋白的大豆疫霉基因Ps—zfA1的克隆与转录分析

对大豆疫霉野生菌株与紫外线诱导的卵孢子缺失突变株进行差异表达基冈分析,筛选到一个在大豆疫霉卵孢子形成过程中特异表达、编码CCHC型锌指蛋白的cDNA片段.克隆了该基因的全长序列,命名为PszfA1.Southern杂交结果显示,Ps-zfA1在大豆疫霉基凶组中只有2个拷贝.系统发育分析表明,Ps-zfA1与三角褐指藻Phaeodactylum tricornutum的锌指蛋白的序列同源性最高,且该基因编码的氨基酸序列具有一个CCHC型锌指蛋白典型的保守结构域.时实定量RT-PCR分析表明,该基因在大豆疫霉卵孢子形成过程中特异表达,且表达量随着产孢培养的时间延长而升高.     

Characterization of a Rice Gene Family Encoding Type-A Diterpene Cyclases

We have previously isolated and characterized the rice (Oryza sativa) cDNAs, OsCyc1/OsCPS4, OsCyc2/OsCPS2, OsKS4, OsDTC1/OsKS7, OsDTC2/OsKS8 and OsKS10, which encode cyclases that are responsible for diterpene phytoalexin biosynthesis. Among the other members of this gene family, OsCPS1 and OsKS1 have been suggested as being responsible for gibberellin biosynthesis, OsKSL11 has recently been shown to encode stemodene synthase, and the functions of the three other diterpene cyclase genes in the rice genome, OsKS3, OsKS5 and OsKS6, have not yet been determined. In this study, we show that recombinant OsKS5 and OsKS6 expressed in E. coli converted ent-copalyl diphosphate into ent-pimara-8(14),15-diene and ent-kaur-15-ene, respectively. Neither product is a hydrocarbon precursor required in the biosynthesis of either gibberellins or phytoalexins. OsKS3 may be a pseudogene from which the translated product is a truncated enzyme. These results suggest that the diterpene cyclase genes responsible for gibberellin and phytoalexin biosynthesis are not functionally redundant.     

灰飞虱胁迫对水稻叶片中防御酶活性及细胞超微结构的影响

为探讨灰飞虱为害对水稻叶片的防御酶及细胞结构的影响,利用透射电镜观察了灰飞虱取食不同时间后叶片细胞超微结构的变化并测定了防御酶的活性。灰飞虱为害后,透射电子显微镜观察显示,随着灰飞虱取食时间延长,感虫水稻‘Kittake’的叶片细胞逐渐出现质壁分离,叶绿体发育异常,结构趋于模糊,72h后叶绿体膜破裂,叶绿体基粒片层完全溶解或断裂;抗虫品种‘Mudgo’叶绿体结构完整,基粒及片层结构完好,抗虫水稻的厚壁组织细胞内聚集了大量电子致密物,细胞内结晶状物质可能为酚类化合物。抗感水稻植株体内的苯丙氨酸解氨酶（PAL）和过氧化物酶（POD）的活性随灰飞虱取食时间延长而显著升高,多酚氧化酶（PPO）活性则表现出先上升后下降的趋势,且‘Mudgo’中的3种防御酶活性明显高于‘Kit—take’的,表明3种酶的活性均受灰飞虱为害诱导升高,但‘Mudgo’中3种酶活性上升的速度和幅度均高于‘Kittake’。     

南方水稻黑条矮缩病对褐飞虱和白背飞虱体内三种保护酶活性的影响

为探寻植物感染病毒病后对刺吸性害虫体内生化酶活性的影响,本文研究了感染南方水稻矮缩病毒(Southern rice black-streaked dwarf virus,SRBSDV)的水稻对褐飞虱Nilaparvata lugens和白背飞虱Sogatella furcifera成虫及若虫体内三种保护酶活性的影响。结果表明,取食染病水稻的白背飞虱和褐飞虱成虫及若虫体内超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)的活性均随取食时间的延长而增加。在带毒水稻上取食12 h后,白背飞虱成虫、褐飞虱成虫、若虫体内SOD活性与对照比差异不显著外,其他均显著高于对照;取食24 h后,白背飞虱若虫体内SOD、POD活性和褐飞虱若虫SOD活性虽高于对照但未达显著水平;取食5 d后,白背飞虱若虫、褐飞虱成虫、若虫POD活性未达显著外,其他均显著高于对照。以上研究结果可为进一步研究植物-病毒-寄主三种之间的关系提供参考。     

水稻小G蛋白OsPra2基因的克隆及功能分析

利用micro array 技术对水稻幼苗在营养胁迫条件下根部基因表达的研究中发现: 一个与豌豆Pra2(小G蛋白)基因有同源性的基因的RNA水平在营养胁迫后再补充营养时, 表达量下降。用RT-PCR和PCR方法分别获得该基因的cDNA克隆—OsPra2和该基因翻译起始位点上游1 kb的启动子序列。OsPra2基因编码的蛋白质具有结合GTP/GDP的4个保守结构域和构成小G蛋白Rab家族的特有的结构域。该基因cDNA与GST蛋白基因融合表达载体在洋葱表皮细胞中的瞬间表达结果显示该蛋白定位在在细胞膜和细胞核上, OsPra2基因启动子与GUS报告基因融合表达转基因水稻显示该基因启动子驱动GUS在胚芽鞘和根中表达, 35S启动子驱动OsPra2基因过表达转基因水稻与野生水稻株型相比明显矮化, 类似BR缺陷型植物株型。本实验还对OsPra2和P450蛋白的相互作用及在BR代谢途径中的可能作用进行了分析。     

水稻`褐飞虱和八斑球腹蛛热值的测定

能量的不断流动是所有生态系统内在的共有的功能和特征之一。测定生态系统中各营养阶层的生物热值,不仅可反映生物潜能通过食物链的传递变化规律,而且也是衡量其生产力水平的一个重要指标。随着生态能量学的发展,测定生物的潜能巳成为生态系统功能研究的重要基础。作者于1986年在长沙系统地测定了水稻、褐飞虱(Nilaparvata lugens)及其捕食性天敌八斑球腹蛛(Theridion octomaculatum)的热值。现将其报道如下。     

Micronuclear and Macronuclear Sequences of a Euplotes crassus Gene Encoding a Putative Nuclear Protein Kinase

The sequences of a 1.8-kbp macronuclear DNA molecule (V3), and the majority of its micronuclear counterpart, are reported. The macronuclear V3 DNA molecule contains an open reading frame that is interrupted by a single intron, while the micronuclear copy is interrupted by four internal eliminated sequences, one of which is located within the intron. The predicted protein product of the macronuclear V3 gene is a 471-amino acid polypeptide that is very similar to a group of protein-serine/threonine kinases from both plant and animal species, some of whose members appear to be involved in cell cycle or growth control.