植物抗病基因同源序列及其在抗病基因克隆与定位中的应用

近10年来已有20多个植物抗病基因被克隆,测序,这些抗病基因所编码的蛋白中大多含有核苷酸结合位点,富含亮氨酸重复序列,蛋白激酶,亮氨酸拉链结构,跨膜结构域,Toll白介素－1区域等保守结构域。利用这些保守结构域合成PCR引物,已扩增出大量的植物抗病基因同源序列（RGA）。对RGA与抗病基因的关系进行了分析,讨论了RGA在研究抗病基因进化中的作用,指出RGA在抗病基因定位和转基因中具有重要意义。     

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。     

陆地棉抗病基因同源序列的克隆与分析

根据已知抗病基因NBS保守区的P-loop和GLPL区设计一对简并引物F1/R1,以7个抗黄萎病陆地棉品种和2个感黄萎病品种的基因组DNA为模板进行PCR扩增.在9个品种中均扩增出500 bp左右的条带.对目的条带进行回收,连接、转化克隆得到350个阳性克隆,进行测序.在8个棉花品种中克隆到74条具有完整开放读码框的棉花RGAs序列.这74条序列共有64种不同的基因型,有10条与其他品种中的RGAs序列相同.用MEGA软件对8个棉花品种的74条RGA序列以及12个已知的抗病基因的NBS区域进行聚类分析,可分为4类;4类RGAs之间的相似性较低,各类之内的RGAs虽然来自不同品种,氨基酸序列的相似度却非常高.推测各大类中相似性较高的序列分别属于同一个基因家族,从位点上说可能处于同一个基因簇.     

小麦NBS-LRR类抗病基因同源序列的分离与鉴定

根据已知植物抗病基因的保守区域设计引物,从抗锈病小麦品种西农88基因组DNA扩增出3条与植物抗病基因同源的序列,分别为WRGA1、WRGA2和WRGA14。这三条同源片段均含有典型的NBS-LRR类抗病基因所拥有的保守性结构域Kinase-2a、Kinase-3a和疏水结构域(HD)．它们与部分已知NBS-LRR类抗病基因的氨基酸序列同源性为46．0%-9．9%,三个片段间在氨基酸水平上的同源性为80．7%-56．8%。Northern杂交表明WRGA1在小麦中受水杨酸正调控,属诱导型表达。     

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。     

大豆抗病基因同源序列的克隆与分析

已克隆的植物抗病基因序列存在一些相对保守的结构区域。利用根据核苷酸结合位点(NBS)结构域扩增所获得的大豆抗病基因同源片段为混合探针,进行大豆cDNA文库筛选。通过筛库和5′RAcE-PcR扩增后,获得一全长基因KR3。KR3的长度为2353 bp,编码636个氨基酸。KR3蛋白在结构上与烟草抗花叶病毒N基因蛋白有较高的同源性,具有Toll／白细胞介素-1受体(TIR)、NBS等抗病基因的分了特征。Southern 杂交显KR3在基因组中为低拷贝：RT-PCR分析表明,该基因的表达受外源水杨酸的诱导。     

大豆抗病基因同源序列的克隆与分析

已克隆的植物抗病基因序列存在一些相对保守的结构区域.利用根据核苷酸结合位点(NBS)结构域扩增所获得的大豆抗病基因同源片段为混合探针,进行大豆cDNA文库筛选.通过筛库和5'RACE-PCR扩增后,获得一全长基因KR3.KR3的长度为2353 bp,编码636个氨基酸.KR3蛋白在结构上与烟草抗花叶病毒N基因蛋白有较高的同源性,具有Toll/白细胞介素-1受体(TIR)、NBS等抗病基因的分子特征.Southern杂交显示KR3在基因组中为低拷贝;RT-PCR分析表明,该基因的表达受外源水杨酸的诱导.     

小麦Mlo及NBS—LRR类抗病基因同源序列的分离与鉴定

根据GenBank中公布的大麦白粉病抗性控制基因MlocDNA序列及一个来源于栽培一粒小麦（Triticum monococcumL.)的假定抗病基因序列分别设计引物,以携带小麦抗白粉病基因的近等基因系为材料进行RT-PCR筛选。结果获得两个表达基因的cDNA克隆。其中一个与大麦白粉病抗性控制基因Mlo的同源性达83%。另一个为非通读序列,含有两个可能的开放阅读框,分别包含抗病基因NBS保守结构域2和3以及与水稻抗稻瘟病基因Pib蛋白末端相似的13个LRR区域,推测该序列属于NBS-LRR类。白粉菌诱导前后,该片段RT-PCR扩增产物存在差异。表明该片段可能与小麦抗病性相关。利用“中国春”缺体-四体系,将该NBS-LRR类序列定位在小麦1D染色体上。     

小粒野生稻STK类抗病基因同源序列的克隆与分析

根据丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶类(serine-threonine kinase,STK)抗病基因结构中保守结构域,设计引物,以小粒野生稻基因组DNA为模板,扩增获得10条STK类抗病基因同源序列.同源性分析表明其都具有STK保守结构域,与已克隆的STK类抗病基因有不同程度的相似性,为进一步克隆小粒野生稻中的STK类抗病基因提供依据.     

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。     

菌根真菌与植物抗逆性研究进展

菌根真菌与逆境的互作及其对植物抗逆性的影响,一直是菌根学领域研究的重点内容之一而备受关注。针对不同类型菌根真菌缓解不同逆境胁迫的作用,国内外已有大量研究报告及述评,而综合、全面、系统的综述尚不多见。本文总结了最近几年如下研究:菌根真菌对植物非生物胁迫(干旱、水涝、高温、低温、盐害、金属与准金属毒害、有毒有机物毒害、雾害、强辐射伤害与机械损伤等)与生物胁迫(土壤微生物群落结构与功能紊乱导致的连作障碍、病害、虫害、草害与外来植物入侵等)抗性的影响;菌根真菌与其他生物协同或与非生物因子联合提高植物抗逆性的效应;菌根真菌与其他生物协同或与非生物因子联合分解有毒物质、改善土壤肥力、修复污染与退化生境的效应。文中探讨了菌根真菌提高植物抗逆性和修复污染退化土壤作用的分子机制;分析了当前该领域研究存在的不足与今后研究的方向,以期为促进该领域研究和绿色修复技术研发提供可借鉴的思路。     

核糖体图谱技术在植物学研究中的应用

随着高通量测序技术的持续发展和进步,开发出很多新颖的测序技术,为诸多悬而未决的生物学难题提供了解决方案。其中,核糖体图谱技术能够在全基因组水平和单核苷酸分辨率上监控细胞内的翻译事件,填补了转录组学和蛋白质组学研究之间的空隙。核糖体图谱技术不仅能够鉴定处于翻译状态的RNA分子,还能够精确定位RNA分子上正在翻译的核苷酸,进而准确描绘RNA分子上的开放阅读框。此外,结合转录组测序数据,核糖体图谱技术还可以确定每个转录本上的核糖体数量,从而计算每个转录本的翻译效率。目前,核糖体图谱技术已成功应用于动物、植物和微生物等研究领域,加深了人们对翻译调控机制的认识。然而,由于植物细胞和组织的特性,核糖体图谱技术在植物学研究中的应用仍然存在局限。该文综述了核糖体图谱技术的实验原理,以及在植物学研究中的相关进展。     

植物自交不亲和基因研究进展

自交不亲和性的研究是植物生殖生物学和分子生物学研究的热点之一,对自交不亲和基因和蛋白质的深入研究是解析自交不亲和性机理的关键.对控制孢子体自交不亲和性和配子体自交不亲和性的S基因及其蛋白质产物的分子生物学研究进展进行了综述.孢子体自交不亲和性植物S位点上至少存在3个基因,即SLG、SRK和SCR基因.其中SLG、SRK基因控制雌蕊自交不亲和性,而SCR控制花粉自交不亲和性.配子体自交不亲和植物雌蕊S基因产物为S-RNase,具有核酸酶活性;配子体自交不亲和植物花粉S基因产物尚未找到.     

Isolation of Resistance Gene Analogs in Pepper Using Modified AFLPs

An efficient technique for isolation of resistant gene analogs (RGAs) in pepper from silver stained denaturing polyacrylamide gel was developed using a modified amplified fragment length polymorphism (AFLP) strategy. Pepper DNA was digested, ligated and pre-amplified as in a normal AFLP method. The selective amplification was made by using combinations with oligonucleotide primers based on conserved motifs in and around nucleotide binding site (NBS) of known NBS-leucine-rich repeats resistance proteins from known resistant genes. The amplified products were separated by using denaturing polyacrylamide gels and silver staining instead of radioactive labelling. We isolated specific polymorphic AFLP bands directly from the gels with one round of polymerase chain reaction amplification, in order to confirm, after sequencing, that these bands have homologies with products of resistance genes described so far. Two bands (R2: 250 bp and R6: 150 bp) are particularly highlighted because they could be considered as RGAs related to resistance to Phytophthora capsici in pepper, because their sequences have a very high homology with other resistant gene analogs that have already been described. Besides, they were only detected in the resistant parent and in the bulked resistant segregants but not in the susceptible parent or susceptible F₂ segregants. We can conclude that the technique used is clean, quick and efficient for the isolation of RGAs in pepper. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

植物抗病基因的研究进展

近年来,已有１０多个植物抗病基因被克隆并定序。植物抗病基因编码的蛋白,大多含有富氨酸重复单位（ＬＲＲ）和核苷酸结合位点（ＮＢＳ）等结构。在植物与病原物的互作中,这些蛋白可作为受体识别由病原物无毒基因编码的激发子,从而激发一系列防卫反应,使植物表现出抗病性。克隆的植物抗病基因可用于培育基因工程植株而大大加快育种速度。本文对目前植物抗病基因研究中存在的问题及发展前景也进行了探讨。     

植物医药基因工程研究进展

从抗体及动物疫苗在转基因植物中的表达,阐述了植物医药基因工程的进展及意义.植物抗体的表达,在研究植物的代谢和发育、抗病植株的获取以及规模化生产抗体等方面有着广泛的用途.动物疫苗在植物中的表达,简化了疫苗的生产过程,并能使人体获得持久性的疾病防御能力.     

植物基因打靶效率的研究进展

基因打靶技术是将外源DNA定向整合入基因组中对特定基因进行精确修饰,从而改变生物遗传性状的技术。它在特定基因功能研究、遗传育种和生理机制的理解方面有着重要意义,但植物中较低的基因打靶效率制约着它的进一步推广和应用。本文着重从载体构建、筛选策略、受体细胞状态等方面对打靶效率的提高进行分析,并介绍同源重组酶系、锌指核酶和寡核苷酸技术在基因打靶中的应用。     

药用植物基因工程的研究进展

从农杆菌诱导的转基因器官的培养,模式基因工程,目的基因的遗传转化等方面概述了药用植物基因工程研究及应用中的最新进展,并展望了今后发展的方向及前景。