植物抗病反应的信号传导网络

植物由抗病基因介导的防卫过程存在一系列生理生化和分子生物学反应,这些反应从病原菌侵染点开始的超敏反应(HR)并延伸到远处组织的系统抗性或获得性抗性(SAR),受制于一种信号传导网络的调控。这个信号系统由抗病蛋白和病原菌非毒性蛋白在一种配体-受体的互作模式下激发,并由信号分子H2O2,NO和系统信号分子SA,JA和乙烯和通过关键调控基因传递和放大,最终诱导一系列防卫反应基因的表达和代谢的变化而产生抗性。植物防卫信号的产生有类似于动物免疫系统因子的介导,并可由非寄主病原菌或诱导子诱发。这些信号途径所产生的广谱抗性为植物抗病基因工程的应用奠定了基础。     

青花菜萝卜硫素合成相关基因BoCYP83A1的克隆与表达分析

CYP83A1基因是萝卜硫素合成代谢中的关键基因,该试验以青花菜品种CDBY-10为材料,利用RACE和RT-PCR方法,获得BoCYP83A1基因的全长序列。该基因全长1 509bp,编码502个氨基酸,包含保守的P450结构域。通过实时荧光定量PCR分析了BoCYP83A1基因在不同品种、不同组织以及不同激素处理下的表达水平。系统进化树分析表明,BoCYP83A1与结球甘蓝亲缘关系最近。BoCYP83A1基因在不同品种间的组织特异性不同:在青花菜品种CDBY-10的根、茎、叶3个组织间表达水平差异较小,在品种CDBY-12中表现为茎叶根,在CDBY-14中则表现为根茎叶。MeJA及SA处理均能够引起BoCYP83A1基因表达量的变化:经MeJA处理后,BoCYP83A1基因表达量升高至对照的1.9倍,而后有少量下降;经SA处理后,BoCYP83A1基因表达水平迅速降低,在6h时降低至对照的0.1倍,而后逐渐回升至对照的表达水平。研究表明,BoCYP83A1基因在不同青花菜品种中的表达特性不同,其表达能够被MeJA和SA所调控。青花菜BoCYP83A1的克隆及鉴定为培育高萝卜硫素含量的青花菜新品种奠定了理论基础。     

PP-1催化亚基（PP-1c）在成体小白鼠不同组织器官中的分化表达与定位

为了确定蛋白磷酸酶-1(protein phosphatase-1)的催化亚基(PP 1c)在小白鼠不同器官组织(肌肉、卵巢、肾、胃、 脾、大脑、心、肝、肺及乳腺)中的表达模式,运用RT-PCR、Western 印迹及荧光免疫组织化学技术等实验手段进行了检测 和分析.结果表明,在mRNA水平, PP-1c在大脑中表达最高,卵巢及肺中表达次之,在肌肉、肾、心、肝中表达较低,在胃 和乳腺中表达最低;在蛋白质水平,肝中表达最高,肾、大脑、肺和乳腺中表达较高,而肌肉、卵巢、心和脾中表达相对较 低,胃中表达最低.免疫荧光组织化学实验结果显示,PP 1c的表达也具有明显的组织特异性和细胞特异性.这些结果为进一 步探讨PP 1在哺乳动物不同组织器官中的功能提供了重要的实验依据.     

费尔干猪毛菜病程相关蛋白基因（SfPR-1）的克隆及在盐胁迫下的表达分析

利用抑制消减杂交法从藜科猪毛菜属盐生植物费尔干猪毛菜（Salsola ferganica）中分离得到了一个盐胁迫响应的cDNA片段,结合SMARTTMRACE技术获得了费尔干猪毛菜病程相关蛋白基因的cDNA,命名该基因为SfPR-1（GenBank登录号：JQ670917）。序列分析表明,SfPR-1长817 bp,含有501 bp的阅读框、65 bp的5＇-UTR和251 bp的3＇-UTR,编码166个氨基酸,分子质量为18.01 kD,理论等电点为9.37。通过BLAST同源序列比对分析,结果显示该基因编码的蛋白与已知甜菜、拟南芥、烟草及玉米的病程相关蛋白PR-1同源性分别为73.6%、57.8%、55.5%和53.9%,且具有PR-1家族特有的6个半胱氨酸保守结构域。半定量RT-PCR和实时荧光定量RT-qPCR分析表明,该基因在盐胁迫后表达呈明显上调,初步推测病程相关蛋白基因SfPR-1可能与费尔干猪毛菜的耐盐性相关。     

INF1 Elicitin Activates Jasmonic Acid- and Ethylene-mediated Signalling Pathways and Induces Resistance to Bacterial Wilt Disease in Tomato

Phytophthora infestans , the cause of potato and tomato late blight disease, produces INF1 elicitin, a 10 kDa extracellular protein. INF1 induces a hypersensitive response (HR) and systemic acquired resistance in species of the Nicotiana genus and a few other genera. We analysed the response of tomato to INF1 and INF1 S3 , which has a Cys to Ser substitution at position 3 of the processed protein and therefore lacks HR induction activity in tobacco. No HR cell death was induced in either INF1- or INF1 S3 -treated tomato leaves. The expression of salicylic acid (SA)-responsive PR-1a ( P6 ) and PR-2a genes was not induced by treatment with either INF1 or INF1 S3 . However, the expression of jasmonic acid (JA)-responsive PR-6 encoding proteinase inhibitor II, LeATL6 encoding ubiquitin ligase E3, and LOX-E encoding lipoxygenase, was up-regulated in tomato leaves treated with INF1 but not in those treated with INF1 S3 . Their induction was completely compromised in INF1-treated jai1-1 mutant tomato, in which the JA signalling pathway is impaired. The accumulation of ethylene (ET) and the expression of ET-responsive genes were also induced in tomato by INF1 but not INF1 S3 treatment. The activation of JA and ET-mediated signals but not the SA-mediated signalling in INF1-treated tomato was also demonstrated by global gene expression analysis. INF1-treated tomatoes, but not those treated with INF1 S3 , exhibited resistance to bacterial wilt disease caused by Ralstonia solanacearum . Thus, INF1 seems to induce resistance to bacterial wilt disease in tomato and activate JA- and ET-mediated signalling pathways without development of HR cell death.     

Physiological and Biochemical Changes in Lucerne (Medicago sativa) Plants Infected with ‘Candidatus Phytoplasma australasia’-Related Strain (16SrII-D Subgroup)

Changes in physiological and biochemical patterns in lucerne plants caused by the presence of ‘Candidatus Phytoplasma australasia’, which is one of the significant pathogens causing yield losses in lucerne plants, were investigated. Significant differences were evident in total chlorophyll, chlorophyll a, chlorophyll b, and protein amounts between ‘Ca. Phytoplasma australasia’-positive and negative lucerne plants. Stress-related metabolites such as phenol, malondialdehyde, and proline accumulations in ‘Ca. Phytoplasma australasia’-positive plants were remarkably higher than those of phytoplasma-negative plants. As a response to disease attack, phytoplasma-positive plants exhibited higher antioxidant enzymes (peroxidase and catalase) and non-enzymatic metabolite responses such as jasmonic and salicylic acids. We state that partial disease responses were revealed for the first time to breed resistant lucerne lines infected by ‘Ca. Phytoplasma australasia’.     

水杨酸在植物抗病中的作用

水杨酸是一种重要的能激活植物抗病防卫反应的内源信号分子,本文首先介绍了水杨酸的基本性质及水杨酸在植物抗病中的作用,然后从水杨酸与水杨酸结合蛋白的相互作用以及水杨酸介导的信号传导途径与非水杨酸介导的信号途径等方面初步探讨了水杨酸诱导植物抗病性的作用机制,最后总结了研究水杨酸作用机制对植物抗性生理和抗性分子生物学发展的意义。     

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。     

细胞核质转运及其受体在植物抗病防御反应中的调控作用

植物病害严重威胁全球粮食生产,研究植物对病原菌防御机制和病原菌对寄主作物的侵染过程和分子机制,有助于改良植物种源使其获得持久抗性。近年来, 日渐增多的研究表明, 一些抗病蛋白需要转移到细胞核内才能启动免疫反应,进而发挥抗病防御作用,而细胞核质转运受体是实现这些抗病蛋白核质转运必不可少的“载体”。因此,细胞核质转运及转运...     

朱砂叶螨刺吸胁迫对玉米防御信号分子的诱导作用

【目的】探明朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus持续为害对玉米Zea mays叶片内茉莉酸(jasmonic acid,JA)、水杨酸(salicylic acid,SA)、乙烯(ethylene,ET)、一氧化氮(nitricoxide,NO)、脱落酸(abscisic acid,ABA)和过氧化氢(hydrogen peroxide,H2O2)6个防御信号分子的诱导作用。【方法】室内人工接螨(10,20和30头/叶),采用分光光度法(SP)、高效液相色谱法(HPLC)和酶联免疫法(ELISA),测定了朱砂叶螨持续为害0,24,48,72和96 h后,玉米幼苗叶片内6个信号分子的含量。【结果】朱砂叶螨持续刺吸为害玉米幼苗叶片后,JA,ABA和H2O23个信号分子含量在叶螨刺吸为害24 h内迅速上升,在24 h时达高峰值,叶螨密度为30头/叶时其含量分别为同期未接螨对照的4.13,3.84和3.20倍,24-48 h内迅速下降;此后,ABA和H2O2含量维持在较低水平,而JA含量在48-96 h内又上升至次高峰值。NO含量则在24-48 h内上升较快,48 h时达最高,叶螨密度为30头/叶时其含量为同期未接螨对照的5.09倍。SA和ET含量在96 h内均随刺吸时间的延长而增大,96 h时最高,叶螨密度为30头/叶时其含量分别为同期未接螨对照的5.17和2.99倍。叶螨密度为30头/叶时,6个信号分子含量均显著高于同期未接螨对照(P0.05)。【结论】朱砂叶螨为害对玉米叶片内JA,SA,ET,NO,ABA和H2O2均具有诱导作用,且6个信号分子在叶螨持续为害玉米叶片后循序被诱导。