水稻病程相关PR1家族蛋白质在叶片生长及与白叶枯病菌互作反应中的表达

病程相关(PR)蛋白质经常被用作抗病反应的分子标记。利用免疫印迹(WB)技术检测了7个PR1家族蛋白质在水稻(Oryza sativa)叶片生长及与白叶枯病菌互作反应过程中的表达,发现6个PR1家族蛋白质在叶片生长中有表达。检测PR1蛋白质在Xa21介导的抗白叶枯病过程中的表达,结果显示PR1#052、PR1#072、PR1#073和PR1#121四个蛋白质在抗病反应后期呈上调或诱导表达,PR1#071则表达下调。进一步比较它们在抗病、感病和对照(Mock)反应中的表达丰度,发现在抗病和感病反应中的变化幅度均明显大于对照反应,推测这些PR蛋白质在水稻-白叶枯病菌互作反应中发挥作用。另外,对PR1基因上游启动子区的cis元件进行了分析。该研究初步揭示了水稻PR1家族蛋白质的表达谱,为进一步了解PR1蛋白质的功能提供了线索。     

水稻转录因子WRKY42的转录、表达及其与W-box的结合特征分析

WRKY是植物中最大的转录因子家族之一.本文对水稻WRKY42基因的转录分析发现,该基因在水稻苗期和花药中转录,其蛋白质可在各时期的叶片中检测到.在Xa21介导的抗白叶枯病过程中,接菌后期可检测到明显的诱导表达条带,比较其在抗、感和对照反应中的表达丰度发现,在抗、感反应中的表达相似但均明显大于对照反应,推测WRKY42蛋白质在水稻-白叶枯病菌互作反应中发挥作用.我们克隆并在细菌中表达了WRKY42蛋白质,采用微量热泳动(microscale thermophoresis)技术,调查了WRKY42与病程相关基因PR1a和PR1b启动子区顺式元件W-box的互作,发现它们之间可发生特异结合,其解离常数分别为73.3μmol/L和58.3μmol/L.上述数据提供了WRKY42调控下游基因的直接证据,支持WRKY42在水稻抗病过程中发挥作用.文章提出了WRKY转录因子在水稻与白叶枯病菌互作过程中的作用模式.     

水稻类Tubby蛋白质在叶片生长和白叶枯病抗性反应中的表达

类Tubby蛋白质（Tubby-like protein,TLP）在动植物中广泛存在,暗示其在生命过程中发挥重要的作用。水稻（Oryza sativa）基因组中有14个TLP家族成员,首先制备了这些蛋白质的抗体,用免疫印迹方法检测了它们在水稻叶片不同生长时期的表达情况,揭示其表达模式;然后对Xa21介导的水稻白叶枯病抗性反应不同时间点进行检测,发现OsTLP2、OsTLP7、OsTLP8和OsTLP9等4个蛋白质的表达发生了变化;进一步比较它们在抗病、感病反应和对照处理中的表达情况,发现不同反应间的表达也有区别。该研究结果为阐释水稻TLP在叶片生长过程中的功能,尤其是在水稻-白叶枯病菌互作过程中的作用提供了重要线索。     

水稻类钙调磷酸酶亚基B蛋白质在叶片生长和白叶枯病抗性反应中的表达

钙信号介导植物对多种外部刺激的反应并参与调控广泛的生理学过程。钙离子结合蛋白质, 如类钙调磷酸酶亚基B蛋白质(calcineurin B-like protein, CBL), 对感受和传递钙信号具有重要作用。根据基因组测序及注释分析, 水稻(Oryza sativa)基因组中有10个CBL家族成员。采用基于抗体的蛋白质组学策略, 利用免疫印迹方法研究了水稻CBL蛋白质在叶片生长不同时期的表达, 揭示了其在正常发育过程中的表达模式。然后对Xa21介导的水稻白叶枯病抗性反应不同时间点的蛋白质表达进行检测, 发现OsCBL-1、OsCBL-3、OsCBL-5、OsCBL-9和OsCBL-10这5个蛋白质的表达发生了变化; 进一步比较它们在抗病、感病和对照处理中的表达情况, 发现其在不同反应间的表达也有区别, 提示了CBL蛋白质在水稻-白叶枯病菌互作过程中的功能。该研究为深入了解水稻CBL蛋白质的功能提供了有价值的线索。     

五个WRKY转录因子在水稻叶片生长和抗病反应中的表达研究

WRKY是植物基因组中最大的转录因子家族之一,它们在抗病及其他信号转导途径中发挥着重要的调控作用．为了解水稻WRKY的功能,我们选择了5个WRKY转录因子,用免疫印迹技术调查了它们在水稻叶片生长和在Xa21介导的白叶枯病抗性反应中的表达丰度变化．结果表明,OsWRKY13、23和71在叶片中表达,且随叶片生长而逐步增加,至成熟期略有下降,但在叶片中检测不到OsWRKY45和OsWRKY53的表达信号．在Xa21介导的白叶枯病抗性反应中,OsWRKY45、53和71均受诱导表达,而OsWRKY13和 OsWRKY23蛋白质的表达没有可见的变化．进一步比较OsWRKY45、OsWRKY53和OsWRKY71在抗、感和对照(Mock)反应中的表达,发现它们在抗、感反应中均发生相似变化．上述结果说明,OsWRKY13和OsWRKY23可能在叶片正常生长过程中发挥作用,OsWRKY45和OsWRKY53可能在水稻-白叶枯病菌互作过程中发挥作用,而OsWRKY71在二种条件下均有功能．     

hrpD6基因决定白叶枯病菌在烟草上的过敏反应和在水稻上的致病性

【目的】白叶枯病菌hrp基因簇由包括hrpD6在内的26个hpa-hrp-hrc基因组成,与植物互作后形成Ⅲ型分泌系统(T3S),将T3S效应分子注入寄主细胞中从而决定在非寄主上的过敏反应(HR)和在水稻上的致病性。但hrpD6基因是否参与了白叶枯病菌在非寄主上的过敏反应(HR)和在水稻上的致病性(pathogenicity)还不清楚。【方法】借助同源重组方法,本研究对白叶枯病菌hrpD6基因进行了突变。【结果】PCR和Southern杂交结果显示,hrpD6基因被成功敲除。烟草上测定结果显示,hrpD6突变体ΔPhrpD6丧失了HR激发能力。致病性测定发现,ΔPhrpD6在水稻苗期不能形成水渍症状,在成株期水稻上不具有致病性,并且细菌生长能力显著下降。功能互补结果显示,hrpD6基因可恢复ΔPhrpD6在烟草上激发HR和在水稻上的致病性以及在水稻组织中的生长能力。RT-PCR结果显示,hrpD6基因的转录表达不仅受水稻诱导,而且受hrpG和hrpX基因调控。不仅如此,hrpD6基因突变还影响T3S效应分子hpa1基因的转录表达和Hpa1蛋白的分泌,暗示hrpD6基因对hpa1基因转录表达具有调控作用。【结论】hrpD6基因的缺失导致白叶枯病菌不能激发烟草产生HR和和丧失在水稻上的致病性,主要是HrpD6对hpa1基因转录表达具有调控作用,并影响T3S效应分子Hpa1的分泌。这些结果为进一步分析hrpD6是否参与T3S分泌装置的形成和调控其它hrp基因的转录表达从而决定病菌在非寄主上的HR和在水稻上的致病性,提供了科学线索。     

不同抗性水稻品种感染白叶枯病后的叶片光合速率变化(简报)

水稻抗白叶枯病品种IR_(26)和感病品种金刚30接种白叶枯病菌后,接种叶片的净光合速率均下降。前者下降缓慢,后者随着病斑的扩展下降迅速。两者接种在下部第8叶,其上部健康叶片的净光合速率也增加,IR_(26)叶片净光合速率高于金刚30。     

籽用美洲南瓜叶片对白粉病菌的抗逆生理响应

以籽用美洲南瓜(Cucurbita pepo L.)白粉病抗病品系F2和感病品系M3为试材,在人工气候箱内接种白粉病生理小种2US孢子悬浮液,考察在接种白粉病菌后南瓜幼苗植株与白粉病菌的互作、叶片活性氧代谢及保护酶活性的变化,探讨南瓜抵御白粉病的生理机制。结果表明：(1)与感病品系M3相比,接种白粉病菌后,抗病品系F2叶片上病原菌发育缓慢,较难侵染叶片。(2)抗病品系F2在感病初期叶片H₂O₂、O₂^-·含量迅速升高后逐渐下降,而感病品系在感病初期H₂O₂、O₂^-·含量上升缓慢,在达最大值后始终保持较高水平,且感病品系叶片MDA含量始终高于抗病品系;组织化学染色分析发现,抗病品系叶片着色比感病品系快,之后着色面积有所减少并趋于较低水平。(3)抗病品系F2和感病品系M3叶片抗氧化酶CAT、SOD、POD活性及PAL、PPO活性在接种白粉病菌后均显著增加,但抗病品系的活性及其增幅均高于感病品系。研究发现,籽用美洲南瓜抗病品系叶片上白粉病菌发育缓慢,较难受到侵染,生成菌丝体后叶片上粉状斑点较小;抗病品系在被白粉病菌侵染初期依靠活性氧的增加抵御病原菌的入侵,随着活性氧含量增加抗病品系通过迅速增加自身抗氧化酶活性来防止氧化胁迫;与感病品系相比,抗病品系在受病原菌侵染后能迅速增加PAL、PPO活性以抵御病原菌侵染。     

水稻OsWRKY42是Xa21介导的抗白叶枯病途径新元件

Xa21对白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo)具有广谱抗性, 是最早被克隆的水稻(Oryza sativa)抗白叶枯病基因。前期研究表明, OsWRKY42可能在Xa21介导的抗病反应中发挥作用。在Xa21基因遗传背景下制备了OsWRKY42的RNA干扰株系, 将经免疫印迹确认的转基因株系接种白叶枯病菌, 结果表明, 与抗病对照4021相比, 转基因株系的病斑长度增加, 说明OsWRKY42的丰度下调抑制了Xa21对白叶枯病的抗性反应。免疫印迹分析表明, 在OsWRKY42-RNAi转基因水稻中, OsPR6、OsPR15和OsPR16的蛋白质丰度降低, OsPR1A、OsPR1B、OsPR2和OsPR10A的蛋白质丰度升高, 表明这些病程相关蛋白质可能位于OsWRKY42基因的下游, 受OsWRKY42调控并参与Xa21介导的抗病性。研究结果表明, OsWRKY42是Xa21介导的抗白叶枯病途径新元件, 增进了对Xa21介导的水稻抗病机理的认识。     

白叶枯病菌侵染水稻体细胞无性系变异植株叶片的扫描电镜观察

选用离体筛选的抗白叶枯病水稻体细胞无性变异系后代植株的种子,收获后播种。对其功能叶用白叶枯病菌菌株浙１７３剪叶接种７２ｈ后,对叶片进行扫描电镜观察。结果发现,筛选的抗性品种的水孔周围病菌较少,而感病品种的水孔周围病菌则分布较多。证明了白叶枯病菌的侵染途径首先是通过水孔进入植物叶片内部的;另外也证明了筛选的水稻体细胞无性变异系后代植株已具有成株抗性。     

水稻叶片中的草酸积累及其与抗白叶枯病的关系（简报）

测定不同生长时期及感染白叶枯病菌前后,水稻叶片中的草酸含量、乙醇酸氧化酶活性变化的结果,进一步证实乙醇酸氧化酶同时具有氧化乙本钱酸的活性,但叶片另的内源草酸含量变化与乙醇酸氧化酶活性变化无关,高感品种玉梅１５３和高抗品种中二占在染病前后内源草酸含量变化之间并无显著差异。     

白叶枯病菌胁迫下云南普通野生稻SSH文库的构建及抗病相关基因分析

以云南普通野生稻为材料,利用抑制差减杂交技术（SSH）,构建了白叶枯病菌胁迫的云南普通野生稻特异表达基因的差减文库.通过对文库所有阳性单克隆进行测序,聚类分析后共获得494条高质量的表达序列标签（EST）.经过BlastN分析,有417条与已知功能的序列有较高同源性;经BlastX分析,有104条EST与未知功能蛋白或假定蛋白有较高相似性,49条EST未能找到同源匹配,341条EST与已知功能蛋白有较高同源性.初步分析发现,这些基因主要涉及能量代谢、蛋白质代谢、核酸代谢、防御与抗逆应答反应、信号转导、光合作用及膜运输等代谢过程.使用半定量RT-PCR研究了7个可能与白叶枯病抗性相关的EST序列在云南普通野生稻对照和白叶枯病菌处理的叶片中的表达情况,并获得这些基因的表达谱.结果发现,克隆编号为OR7,OR68和OR826的EST受白叶枯病菌胁迫诱导上调表达,其中OR826 EST在蛋白数据库中无同源序列,可能是一类新的白叶枯病抗性基因,而组成型表达的OR143 EST在对照和接菌处理的叶片中均能检测到其mRNA的表达,但其表达量在白叶枯病菌胁迫48 h后逐渐增强,推测这些基因直接参与了云南普通野生稻抗病防御反应.本研究为从云南普通野生稻中发掘和克隆新的白叶枯病抗性基因提供了理论依据,为进一步研究云南普通野生稻抗白叶枯病的分子机制奠定了基础.     

水稻叶片中的草酸积累及其与抗白叶枯病的关系(简报)1

测定不同生长时期及感染白叶枯病菌前后,水稻叶片中的草酸含量、乙醇酸氧化酶活性变化的结果,进一步证实乙醇酸氧化酶同时具有氧化乙醛酸的活性,但叶片中的内源草酸含量变化与乙醇酸氧化酶活性变化无关。高感品种玉梅153和高抗品种中二占在染病前后内源草酸含量变化之间并无显著差异。     

水稻白叶枯病菌受寄主诱导启动子的克隆

用一个具链霉素（Ｓｍ）抗性,含无启动子ＣＡＴ基因的广宿主启动子探针质粒ｐＩＪ３１００．用鸟枪法克隆水稻白叶枯病菌染色体ＤＮＡ的ＢａｍＨ１酶切片段,重组质粒转化大肠杆菌ＥＤ＿（８７６７）,在含链霉素和氯霉素的ＬＢ平板上筛选含有水稻白叶枯病菌启动子活性片段的转化子。在帮助质粒ｐＲＫ２０１３的帮助下,通过三亲交配,将转化子中重组质粒转移进野生型的水稻白叶枯病菌中去,在分别含有链霉素和氯霉素的ＰＳＡ对照平板上筛选对热氯霉素敏感的接合子。随机挑取２００个该接合子,接种用氯霉素处理的水稻感病品种金南风,得到１５个比对     

抗水稻白叶枯病菌植物内生真菌的筛选、鉴定

从多种植物叶片内分离、纯化出31株植物内生真菌,活性筛选表明分离自健康水稻叶片内生真菌Bo-1菌的乙酸乙酯粗提物对水稻白叶枯病菌具有较强的抑菌活性。当供试浓度为100μg/mL时,Bo-1菌乙酸乙酯粗提物对水稻白叶枯病菌抑菌圈为22.4 mm,与同浓度的氯霉素对水稻白叶枯病菌的抑菌效果相当。通过形态学特征观察和ITS rDNA测序分析,Bo-1菌被鉴定为淡色生赤壳菌(Bionectria ochroleuca)。抗菌谱实验表明,Bo-1菌对多种细菌类病原体具有较强的拮抗能力。     

水稻病程相关蛋白质在逆境胁迫下的表达研究

植物病程相关(PR)基因一般在病原物侵染过程中受诱导发生转录上调．目前有证据提示植物PR基因在非生物逆境胁迫下也发生转录变化,但其蛋白质的表达变化情况还鲜有报道．为了解水稻PR蛋白质在逆境胁迫下的表达特征,本文采用免疫印迹技术(Western blotting,WB)调查了8个PR蛋白质在冷、热、旱、淹和盐等5种胁迫下的表达谱．结果表明：在冷胁迫下PR8表达上调,在热胁迫下PR1a、PR3、PR5和PR16表达下调;在旱胁迫下PR1a、PR2和PR8表达上调,而PR5 和PR16表达下调,在淹胁迫下PR1、PR2和PR15表达上调,PR1a、PR3、PR5和PR8表达下调;在盐胁迫下PR2和PR3表达上调,而PR1a、PR5、PR8和PR16表达下调．另外,对这些PR 基因的上游启动子区进行分析,发现存在与胁迫响应相关的调控元件,其中脱落酸反应元件(ABRE)、TC-rich repeats和HSE的出现频率较高．这些蛋白质表达数据进一步佐证了PR蛋白在逆境胁迫反应中发挥着重要且不尽相同的作用．     

白叶枯病菌胞内蛋白的提取及电泳分离方法的构建

水稻白叶枯病菌已成为研究植物-病原物互作模式的病菌。要利用蛋白质组学方法深入研究其生物学特性和致病机理,人们面临着其胞内蛋白提取和有效分离方法尚未建立的问题。本文采用TCA丙酮沉淀法和裂解液沉淀法提取白叶枯病菌胞内蛋白,利用两种等点聚焦程序(IEFⅠ,IEFⅡ)进行一向等电聚焦,用三种蛋白上样浓度(400μg,600μg,800μg)进行双向电泳,G-250烤染后,通过Imagemaster软件对双向电泳图谱进行比较分析。结果表明,裂解液沉淀法、等电聚焦程序Ⅱ(IEFⅡ)、600μg上样浓度三者相结合的方法是提取和分离白叶枯病菌胞内蛋白的理想方法,能获得较好的实验效果。该方法的建立为白叶枯病菌蛋白质组学研究奠定基础。     

玉米细菌性条斑病非寄主抗性基因Rxo1转化水稻的研究

水稻细菌性条斑病是我国重要的水稻病害之一,但是在水稻种质资源中尚未发现抗细菌性条斑病单个主效基因。利用农杆菌介导的转化系统将从玉米中克隆的细菌性条斑病非寄主抗性基因Rxo1转入我国2个杂交稻恢复系和2个常规水稻品种。转基因植株的PCR和Southern分析结果表明Rxo1基因已整合到受体基因组中,Rxo1基因单拷贝整合的转化体在自交T1代呈现抗感3∶1分离。人工接种实验和病菌的生长曲线表明携带Rxo1的转基因植株对水稻细条病菌可以产生过敏性抗病反应。上述结果为利用非寄主抗性基因防治该病害提供了有用的信息。     

3种外源诱导剂预处理对甜瓜抗病特征及其Fom 2和CHT基因表达的影响

该研究选用水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、Ca~(2+)、无菌水(对照)作为外源预处理诱导剂,以抗、感枯萎病甜瓜品种为材料,分别于诱导预处理2d后接种甜瓜枯萎菌,并于接种5、7、9d时观察发病情况,进行病情调查;在接种后1、3、5、7、9d取甜瓜叶片,分析抗病甜瓜(MR-1)和感病甜瓜(M1-15)叶片中甜瓜抗枯萎病基因(Fom-2)、几丁质酶基因(CHT)的表达变化,以探寻提高防治甜瓜枯萎病菌侵染的技术途径。结果显示:(1)外源MeJA和SA预处理接种后2品种的病情指数显著低于对照,但Ca~(2+)处理后的病情指数与对照无显著差异。(2)经外源诱导预处理接种后,MR-1和M1-15品种叶片的Fom-2和CHT基因均出现差异表达,但Ca~(2+)诱导其上调表达的效果微弱。(3)经SA、MeJA诱导预处理接种后,2品种叶片的Fom-2和CHT基因表达总体均显著高于对照;Fom-2基因的表达抗病甜瓜MR-1分别在接种后5d、7d时达到峰值,而感病甜瓜M1-15则均在接种9d时达到峰值;CHT基因的表达抗病甜瓜MR-1则均在接种后7d时达到峰值,而感病甜瓜M1-15分别在接种后7d、9d时达到峰值。(4)Ca~(2+)处理对抗、感甜瓜叶片的Fom-2和CHT基因的表达均无显著影响。(5)相关分析表明,经SA、MeJA诱导预处理接种后,甜瓜枯萎病病情指数与Fom-2和CHT基因表达量有显著的相关性;而Ca~(2+)处理效果不显著。研究表明:SA、MeJA通过诱导Fom-2、CHT基因上调表达,进而使甜瓜的抗病性提高,而Ca~(2+)处理对两基因表达和甜瓜抗病性均无显著影响。     

一种转录受病原物接种和机械创伤诱导的水稻WRKY基因的鉴定

WRKY基因编码一类植物特异性转录因子,该类基因目前在双子叶植物中得到了较好的研究。为了研究WRKY基因在单子叶植物中的生物学功能,从水稻(Oryza sativa L.)中分离了OsiWRKY基因的cDNA。该cDNA可编码一个含482个氨基酸残基的蛋白质,该蛋白质预测的一级结构中含有一个WRKY结构域,在该结构域中发现了一个典型的C2-H2锌指结构模块。OsiWRKY预测的一级结构中还可能含有一个细胞核定位因子;利用瞬时表达体系,发现OsiWRKY与GFP绿色荧光蛋白(GFP)的融合蛋白的确定位在水稻细胞核中。在凝胶阻滞实验中,体外表达的OsiWRKY蛋白可特异地结合W-box顺式因子。在水稻白叶枯病原细菌接种实验中,OsiWRKY基因的转录本在抗病品种(IR-26)中的诱导增加强度明显高于感病品种(Jingang 30)。在模拟接种的水稻中,OsiWRKY基因的转录本也表现诱导增加,但其诱导增加的起始时间和幅度要显著低于水稻白叶枯病原细菌接种的水稻植株。这些结果表明,OsiWRKY基因可能编码了一个含有WRKY结构域的转录因子,该转录因子可能参与了水稻对病原物接种和机械创伤的反应,但OsiWRKY蛋白调节两种反应的机制可能有所不同。