植物病毒载体在植病互作研究中的应用

在植物与病原菌互作的研究中,植物抗性基因和病原菌无毒基因的研究是两个重要的热点。利用植物病毒沉默载体构建的VIGS(Virus Induced Gene Silencing)体系研究植物的防御机制;利用植物病毒表达载体克隆和研究病原菌的无毒基因,将使我们更深刻地理解植物和病原菌互作的分子机理,最终为培育番茄白粉病持久抗性品种打下理论基础。对植物病毒载体的研究进行了综述并就我们承担的课题进行了讨论。     

植物病毒互作研究及基因编辑技术在抗病育种中的应用进展

病毒病害是危害农作物生长的重要病害,最经济有效的防治策略是选育对病毒有抗性的品种。随着病毒与植物互作研究的深入,我们对于病毒在其生活周期中与其所依赖的植物基因的互作有了深入的认识。病毒进入植物细胞后,其病毒颗粒的解聚、基因的表达、基因组的复制、其核酸蛋白复合体通过包间连丝和韧皮部的移动等过程都依赖病毒基因与植物特定基因的相互作用。这些植物基因的隐性突变可以导致植物对病毒的抗性。这类变异存在于作物的自然变异群体中,可以直接应用于抗病育种。CRISPR/Cas介导的基因编辑技术是一种可以在动植物体内对DNA序列进行定点突变的新技术,在过去几年里得到了突飞猛进的发展。利用该技术对病毒所依赖的植物基因进行定点突变或编辑,从而打破病毒与植物基因的互作关系,为创造抗病毒的作物提供了一条行之有效的途径。植物病毒互作研究和基因编辑技术的结合可以克服自然变异群体中,病毒依赖基因隐性突变频率小的问题,加速相关种质资源的创新步伐。因此它们正成为两支有力的翅膀,推动抗病育种的腾飞。拟通过对基因编辑研究领域近两年的研究进展以及植物与病毒互作研究领域的研究成果进行归纳总结,为基因编辑技术在抗病毒植物种质创新提供参考。     

转录后基因沉默与植物抗病毒防卫机制

介绍了转录后基因沉默及其作为植物一种抗病毒防卫机制的最新研究进展,并进一步探讨了植物与病毒互作及共进货过程、基因沉默及其诱导技术在植物基因调控表达、改良植物抗病性和植物功能基因组学等研究领域的应用前景。     

植物与病原菌互作的蛋白质组学研究进展

深入认识植物与病原菌的识别方式、亲和性或非亲和性的互作模式,对于揭示植物-病原菌互作机制研究具有重要意义.利用蛋白质组学方法研究病原菌侵染植物过程,分析相关的基因和蛋白,有助于从分子水平上探究植物-病原菌相互作用机制.本文概述了植物-病原菌的互作机制,系统介绍了差异蛋白质组学分析方法在植物-病原真菌、植物-病原细菌两类互作系统中的应用,分析了植物与病原菌互作过程中可能涉及的差异表达功能蛋白,并对当前蛋白质组学技术在植物与病原菌互作研究中存在的诸多问题进行了探讨.     

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。     

植物病原菌效应子的研究进展

病原菌为了成功侵入并在寄主植物中繁殖,会分泌效应子作为入侵武器.不同病原菌的效应子具有一定的共性和异性.开展植物病原菌效应子的系统鉴定,深入揭示效应子对病原菌侵入和在植物发病中的作用以及解析效应子与植物抗病基因的互作,可为研究病原菌的致病机制及其与植物的互作提供重要的研究线索,在植物病理和抗病遗传育种研究中也具有重要理论价值和实践意义.近年来,随着测序技术的不断发展,基因组学和转录组学在植物抗病研究中的应用也日益广泛,其研究结果可为鉴定病原物致病基因、植物抗病基因、阐明病原菌与植物互作的分子机制提供重要信息.本文根据近年来植物包括树木中病原物效应子的研究进展,对效应子的特点、鉴定方法、功能及宿主抗病机理等进行了综述和比较,重点阐述了效应子的鉴定、致病功能及与植物抗病基因的分子互作和调控,并对效应子在植物抗病中的应用及其研究前景进行了展望.     

番茄花叶病毒移动蛋白和番茄抗病基因Tm-2^2的互作诱导烟草转化体程序性细胞死亡

番茄的抗病基因Tm -2 2 与番茄花叶病毒 (ToMV)的移动蛋白MP基因是一对互作的基因 ,Tm- 2 2 基因和ToMV MP基因同时在烟草中表达 ,并分别获得单一基因整合的纯合转化体植株。病毒接种试验表明 ,Tm -2 2 基因转化体与Tm- 2 2 番茄对Tobamavirus病毒的特异抗性结果一致 ;Tm -2 2 转基因植株和ToMV MP转基因植株杂交试验及其农杆菌注射试验均证明 :(1)Tm -2 2 基因与ToMV- MP在转基因烟草上保持“基因对基因”的互作关系 ;(2 )在外源乙烯的参与下 ,ToMV的移动蛋白与Tm -2 2 基因编码蛋白的互作能够诱导转化体程序性细胞死亡。这一结果为今后研究Tm -2 2 与MP互作的分子机制奠定了基础。     

利用酵母双杂交系统研究植物与病毒蛋白相互作用的进展

在长期进化中,植物形成了抵御病毒等病原微生物侵染的精细防御系统。在病毒侵染、复制和传播过程中,其编码的一些蛋白,如外壳蛋白、运动蛋白、复制酶类等能够与植物基因编码的蛋白发生相互作用。酵母双杂交系统是体外研究蛋白质间相互作用的有利工具,不但可以用于研究已知蛋白质的互作,还可以发现新蛋白,揭示特定蛋白互作网络与作用机制,在植物蛋白与病毒蛋白互作研究中已得到广泛的利用。本文主要综述利用酵母双杂交系统研究植物与病毒蛋白相互作用的国内外进展。     

应用套叠PCR技术构建番木瓜eIF4E和eIFiso4E基因的hpRNA植物表达载体

植物真核翻译起始因子4E(eIF4E)在蛋白质合成的起始中发挥重要作用,参与植物-病毒互作,影响病毒的侵染过程.为了研究eIF4E在植物病毒侵染中的功能,建立了一种快速的套叠PCR新方法,成功构建了番木瓜eIF4E和eIFiso4E基因的hpRNA结构,并将其连接到改造的植物表达载体pBI121上,为利用RNA干扰技术研究番木瓜eIF4E和eIFiso4E基因在病毒侵染中的作用奠定了基础.     

植物GH3基因家族研究进展

生长素在植物的整个生长发育过程中都具有重要的作用,其早期响应基因可归为3类:Aux/IAAs、GH3s、SAURs.通过功能基因组学的研究,特别是对相关突变体的分子遗传学与分子生物学的研究,使我们对这些基因家族的作用机理的理解更为深入.以下综述了植物GH3基因的结构、功能及表达调控模式,重点介绍了由GH3介导的生长素信号途径与其他信号转导途径之间的互作和GH3基因与植物逆境胁迫适应的关系.     

根际微生物-植物-病毒-介体昆虫多元互作研究进展

近年来各种农作物病虫害的频发,以及化肥、农药滥用带来的系列农业问题的加剧,迫切需要更加环保可持续的方法实现绿色植物保护。植物病毒导致植物严重病害,素有"植物癌症"之称,因其难于防治,高度依赖化学农药防治介体昆虫。农业生态系统中,作物已有的精密调控机制,维持其与周围各种有害或有益生物进行信息交流并成功在复杂的生境中成长,病害的爆发与控制是植物-病原-昆虫之间的抗性节制-反制的博弈过程。植物在整个生活史中与生境中各种生物发生多种相互作用并彼此联系,这些互作利于或不利于其生长发育及繁殖。探索研究利用植物根际微生物群落(Microbiota),提升植物抗虫传病毒病害能力的多元生物互作机制,有助于更好的保护植物健康,提高生态文明。从介绍植物-根际微生物、植物-病毒、植物-昆虫、植物-病毒-昆虫四个互作的子系统研究现状入手,揭示目前所知的各个分系统互联互通的分子机制,并讨论围绕植物根际微生物组进行多元互作研究的趋势及重要意义,以期对有关植物与周围生物互作做较为全面和系统的介绍,从而为基于多元互作机制寻找绿色、可持续的治理植物虫传病害策略提供参考和启发新思路。     

番茄花叶病毒移动蛋白和番茄抗病基因Tm-22的互作诱导烟草转化体程序性细胞死亡

番茄的抗病基因Tm22与番茄花叶病毒（ToMV）的移动蛋白MP基因是一对互作的基因,Tm22基因和ToMVMP基因同时在烟草中表达, 并分别获得单一基因整合的纯合转化体植株。病毒接种试验表明,Tm22基因转化体与Tm22番茄对Tobamavirus病毒的特异抗性结果一致;Tm22转基因植株和ToMVMP转基因植株杂交试验及其农杆菌注射试验均证明： （1）Tm22基因与ToMVMP在转基因烟草上保持“基因对基因"的互作关系; （2）在外源乙烯的参与下,ToMV的移动蛋白与Tm22基因编码蛋白的互作能够诱导转化体程序性细胞死亡。这一结果为今后研究Tm22与MP互作的分子机制奠定了基础。     

适用于细菌与植物互作研究的gusA启动子探针载体pHN112的构建

启动子探针载体是分离和比较启动子效率的合适工具,一般通过报告基因的表达来反映启动子存在的强弱。分离鉴定细菌侵染宿主植物的相关基因的启动子,有助于阐明菌植互作的分子机理。用于互作研究的启动子探针载体至少应具备以下基本条件：一是报告基因的表达不受细菌和宿...     

媒介昆虫-病毒-植物互作对生物入侵的影响

媒介昆虫-病毒-植物互作关系复杂多样。虽然相关的研究较多, 然而有关三者互作对于生物入侵的影响还知之甚少。已有证据表明, 寄主植物对病毒的敏感性和对媒介昆虫的适合性、媒介昆虫对寄主的适应能力等因素影响三者互作关系。当寄主植物易感病并且对媒介昆虫的适合性低, 而媒介昆虫对寄主植物的适应能力强时, 媒介昆虫与植物病毒之间很可能建立间接互惠关系, 这种互惠可促进媒介昆虫入侵和病毒病流行。此外, 媒介昆虫与植物病毒之间中性或偏害的互作关系对于外来生物入侵的促进作用也不容忽视。鉴于三者互作对于生物入侵的重要性, 今后需要对不同物种所组成的多种组合进行比较研究, 并采用多种方法揭示互作的生理和分子机制。     

水稻与白叶枯病菌互作机制研究进展

水稻白叶枯病由Xanthomonas oryzae pv.Oryzae(Xoo)致病菌引起,为水稻三大病害之一,对世界水稻生产造成了严重危害.水稻与Xoo互作符合“基因对基因”假说,是研究植物与细菌互作的典型模式系统.水稻基因组以及Xoo基因组测序的完成,极大地推动了水稻-Xoo互作分子机理的研究.就有关水稻与Xoo互作机制的最新研究进展作一概述.     

植物病原-媒介昆虫互作:研究进展与展望

大多数植物病毒及一些植物病原细菌由介体昆虫传播。植物病原与介体昆虫关系的研究有助于找到防控介体传播病原的关键环节,因此植物病原与介体昆虫的互作关系是植物病原传播机理研究中的核心问题。本文概述了国内外在植物病原与介体昆虫互作研究的最新进展,推介了本专辑论文的主要内容,并在此基础上,从生态和进化的角度提出了在植物病原-媒介昆虫互作研究中以下3个值得关注的研究方向:(1)植物病原与介体昆虫互作对生态系统的影响;(2)昆虫介体传播植物病毒的不同方式之间的关联性以及病毒、介体和植物之间的协同进化关系;(3)自然条件下植物病原-媒介昆虫互作的机理。植物病原与媒介昆虫互作的研究,既是生态和进化的理论问题,也和植物病原及其介体昆虫的绿色防控密切相关。     

植物免疫反应中的小RNA

植物中的小RNA参与多种生物学过程,依据其起源及前体结构的不同主要分为两类:微小RNA(miRNAs)和小干扰RNA(siRNAs),它们的长度通常为21~24个核苷酸,在生物合成途径以及作用机制等方面存在差异。病原物侵染植物后常通过诱导或抑制小RNA分子来调节抗病相关基因的表达,进而调控植物与病原物的互作反应。文章就小RNA的生物合成、作用途径及其在植物与病原物互作中的调控机制等方面进行了综述。     

生物炭影响作物生长及其与化肥混施的增效机制研究进展

利用秸秆型生物炭进行还田改土不仅具有提升作物产量的潜力,而且能够产生明显的环境效益,现已成为当今国内外农业领域的研究热点.本文综述了近年来国内外有关生物炭添加影响作物生长的分子调控机制研究,尤其关注了生物炭与作物根系的互作效应;介绍了生物炭与化肥混施的生物学效应及可能的增效机制;展望了今后的研究方向,以期促进我国相关领域的研究.国内外的最新研究表明:生物炭土壤添加改善植物生长的关键是生长素相关信号转导分子,通过促进植物细胞扩增、细胞壁松弛、水及营养的转运等相关基因的表达,有利于植物的新陈代谢及生长.生物炭及其与根系的相互作用能够直接或间接地影响土壤物理、化学、生物因子,从而在炭、肥互作增效过程中起主导调控作用.     

植物与病原真菌互作的分子生物学及其研究进展

本文从病原真菌致病基因、无毒基因及产物的互作,植物抗性基因、防卫基因及产物间的互作,系统获得抗性,信号传导系统等方面,对植物与病原真菌互作的分子生物学及其进展进行了综合论述。     

植物与病原真菌互作的分子生物学及其研究进展

本文从病原真菌致病基因、无毒基因及产物的互作,植物抗性基因、防卫基因及产物间的互作,系统获得抗性,信号传导系统等方面,对植物与病原真菌互作的分子生物学及其进展进行了综合论述。