采用活体注射法将不同浓度的钙信使阻断及激活药物注入小麦叶片,其中阻断药物注射后立即接种叶锈菌,研究了钙信使与小麦受叶锈菌侵染诱导的防卫反应的关系。结果表明,用Ca2+螯合剂EGTA除去或降低胞外Ca2+浓度,用Ca2+通道阻断剂Verapamil或La3+阻断胞外Ca2+进入胞质,都能部分地抑制叶锈菌诱导的防卫反应,即PAL,POD的活性升高和过敏性反应(HR)的发生。抑制程度随药物浓度升高而增高。注射Ca2+载体A23187能部分模拟叶锈菌侵染诱导的这3种防卫反应。说明叶锈菌侵染诱导的PAL,POD活性升高和HR的发生,需要胞外Ca2+进入胞内,Ca2+参与了叶锈菌侵染激活防卫反应的信号转导...

试验采用小麦单基因系TcLr19,感病对照Thacher(Tc)及叶锈菌小种366和165,利用组织化学方法,对接种后不同时间点叶锈菌在亲和和不亲和寄主上的发育情况进行观察,并对表现不同侵染型的TcLr19-叶锈菌组合中的2种防御酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)和过氧化物酶(PO)的活性变化及发生过敏性死亡(HR)的细胞面积进行测定。结果表明,伴随着叶锈菌的侵染,TcLr19接种叶锈菌小种366(侵染型为0;)后PAL的活性分别在24,72 h出现高峰,PO活性在48 h达到最高峰,发生HR的细胞面积从接种后24 h逐渐增加直至96 h达到高峰;而接种叶锈菌小种165(侵染型为1)后2种酶活性变化及...

为研究TaRanGAP2在小麦抵抗叶锈菌侵染的HR诱发中的作用，阐明小麦抗叶锈病分子机制，为小麦抗叶锈病育种给予分子水平的指导。以小麦近等基因系TcLr26及其轮回亲本Tc分别与叶锈菌生理小种260组成不亲和组合(TcLr26×260)及亲和组合(Tc×260),生物信息学分析发现，TaRanGAP2的CDS全长为1 665 bp,编码554个氨基酸，对其保守结构域进行分析发现TaRanGAP2基因编码的蛋白属于Ran GTPase家族；利用RT-qPCR技术检测TaRanGAP2在这2个组合中的表达情况，发现在不亲和组合中TaRanGAP2表达量出现显著上调；利用烟草瞬时转化系统进行亚细胞定位检测发现TaRanGAP2定位于细胞质；利用病毒诱导的基因沉默技术沉默TaRanGAP2基因表达，在接种叶锈菌后与未沉默植株相比，TaRanGAP2基因沉默植株叶片的单侵染点HR面积显著增大，HMC数量显著增多；结果说明TaRanGAP2基因在小麦抵抗叶锈菌侵染的寄主过敏性反应发生具有重要作用。

为挖掘与叶锈菌萌发及早期侵染相关的关键基因，利用PacBio SMRT和Illumina HiSeq测序技术对叶锈菌夏孢子萌发0、2、4、8、12和24h的孢子和芽管进行转录组测序，通过全长转录本基因表达差异分析和生物信息学分析进行候选基因筛选，利用qRT-PCR技术对候选基因在不同毒力菌系与小麦的亲和/非亲和互作中的表达模式进行系统分析。结果表明：1）综合分析筛选出差异显著且功能相关的4个候选基因，其中，PTTG＿1050为SNARE蛋白的编码基因，可能参与SNARE介导的囊泡运输；PTTG＿4765属于ABC转运蛋白基因家族PDR亚族；PTTG＿1823属于PKc＿Like超基因家族；PTTG＿1279为候选分泌蛋白编码基因。2)4个候选基因在侵染早期受到强烈诱导或抑制，且在亲和互作中表达量高于非亲和互作，说明其在叶锈菌的早期侵染和扩展中发挥了重要作用，可能是早期成功侵染的关键基因。

大麦受白粉菌侵染后，抗病品种和感病品种中草酸氧化酶ＲＮＡ转录物诱导表达，并伴随着酶活性的增加和蛋白质的积累。抗病品种Ｓｕｌｔａｎ－５在接种后２４ｈ酶活性开始明显增加，而感病品种在接种后３６ｈ才开始增加。接种４８ｈ后所有品种酶活性增加达到了高峰，酶活性大约为对照的４倍。ＳＤＳ－ＰＡＧＥ酶活性染色及Ｗｅｓｔｅｒｎ杂交表明受白粉菌侵染后酶活性上升，蛋白质积累增多。草酸氧化酶有２条活性带，分子量分别为９５ｋＤ和１００ｋＤ，用ＤＴＴ还原后只有１条大约２７ｋＤ的单带。用草酸氧化酶ｃＤＮＡ（ｐＨｖＯｘＯａ）探针作Ｎｏｒｔｈｅｒｎ杂交的结果表明：抗病品种和感病品种中草酸氧化酶ＲＮＡ转录物积累型不一致。接种４８...

系统研究了水杨酸对拟南芥苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶、多酚氧化酶和脂氧合酶活性的影响。用10 μg/ mL SA喷雾处理生长28 d的拟南芥植株,结果发现,经SA处理后,拟南芥叶片中PAL,POD,PPO和LOX活性都迅 速增强,PAL活性在处理后12 h达到高峰,较高的PAL活性可维持到48 h。POD,PPO和LOX活性在SA处理后48 h达到高峰,而在24-96 h内都可保持较高的POD和PPO活性。这些生理指标的变化与SA诱导拟南芥植物的抗病 性相吻合。

以烟草悬浮细胞和黄瓜为试材,采用常规试验方法测定防卫反应相关指标,探讨葡聚六糖诱导植物后防卫反应信号传导的途径。结果表明:葡聚六糖诱导后,烟草悬浮细胞在50min时pH值达峰值,为5.75;60min时一氧化氮(NO)含量达峰值,为38.4μmol.mL-1,80min时苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性达到峰值,为3.06U·g-1.FW-1;30min时过氧化氢(H2O2)含量达峰值,为3.8μmol·g-1.FW-1,同时过氧化氢酶(CAT)活性也达峰值为129.3U·g-1.FW-1。添加不同抑制剂EGTA、新霉素、氯化锂(LiCl)等测定发现,细胞胞内和胞外Ca2+参与调控葡聚六糖诱导的N...

小麦接种高度非亲和性的小麦秆锈菌后,在其细胞间隙液(IWF)中可能存在激发子。通过硫酸铵沉淀法将其分级,再将各分级沉淀蛋白溶液注射到高度非亲和性互作小麦叶片中,观察过敏性坏死反应(HR)和过氧化物酶(POD)及苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性变化。结果表明:激发子成分主要集中在50%~80%硫酸铵沉淀蛋白部分中,能明显诱导叶片发生过敏性坏死反应;40μg/mL的该分级沉淀蛋白溶液处理小麦叶片后,PAL和POD活性在早期已有显著增加,分别在诱导处理后36 h和60 h左右出现最高峰,较对照分别增加了37.47%和78.20%。

以化学诱变剂EM S处理小麦条锈菌CY 17和CY 31的夏孢子诱发其毒性突变,用抗条锈Y r近等基因系筛选毒性突变体,建立了4个CY 17和1个CY 31的突变菌株,各筛选品种上的病菌突变频率明显不同,突变率在2.14×1-0 6~3.68×1-0 5。对突变菌株的毒性测定结果表明,CY 17的所有突变菌株对Y r12发生了毒性突变,且CY 17和CY 31的所有突变菌株对Y r5,Y r10,Y r15和Y r24等4个抗病基因表现无毒性。研究证实毒性突变是小麦条锈病菌毒性变异的重要途径。

【目的】克隆受条锈菌诱导的小麦OZR,研究其在小麦抗条锈病防御反应及非生物胁迫过程中的作用。【方法】通过电子克隆及RT-PCR方法,从条锈菌侵染的小麦水源11中分离出1个编码OZR的cDNA序列。利用生物信息学对cDNA序列及其编码的蛋白序列进行分析;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析该基因在小麦与条锈菌互作、外源激素处理以及非生物胁迫下的诱导表达情况。【结果】获得小麦OZR,命名为TaOZR。其ORF长240 bp,编码79个氨基酸;蛋白序列理论分子量8.67 kD,等电点9.34;具有信号肽和跨膜区,可能为分泌蛋白;与水稻OZR相似性达76%;TaOZR受条锈菌诱导后在亲和互作中...

【目的】在已经证明小麦与叶锈菌互作的小麦细胞间隙液(IWF)中存在具有蛋白质性质的激发子活性物质的基础上,以期通过试验得到激发子的纯品制剂,为进一步研究激发子的组成和结构、激发子受体以及寄主产生过敏性反应的信号转导机制提供基础条件。【方法】提取叶锈菌小种165侵染的小麦品种洛夫林10细胞间隙液,通过盐析、凝胶过滤柱层析和离子交换柱层析等分离纯化技术,对IWF中具有激发子活性的蛋白质组分进行分离纯化。【结果】分离出能诱导洛夫林10健康叶片PAL、PO活性增高并诱发洛夫林10悬浮细胞程序性死亡的激发子活性组分。该组分经SDS-PAGE电泳呈现单一条带,分子量约为32kD。【结论】经硫酸铵分段盐析、...

【目的】研究叶锈菌诱导小麦叶片的基因表达情况,从分子水平阐明小麦的抗病机制。【方法】以小麦抗叶锈病近等基因系TcLr41为材料,利用抑制差减杂交技术,构建叶锈菌诱导的小麦叶片cDNA文库,随机挑取文库中的阳性克隆测序,并对测序结果进行功能注释和分类。【结果】成功构建了叶锈菌诱导的小麦叶片抑制差减杂交文库,共获得3 456个阳性克隆。挑取165个阳性克隆进行测序,获得160条高质量EST。对EST序列进行聚类后,共获得107条非重复序列(Unigene),与GenBank进行BLASTx和BLASTn同源比对,其中70条非重复序列与已知基因同源性很高,占全部非重复序列的65.4%。已知功能的ES...

[目的]克隆小麦条锈菌诱导的小麦TaRRP4基因,研究其在小麦与小麦条锈菌互作、非生物胁迫、外源激素处理下的表达特征,为小麦与小麦条锈菌互作中该基因功能的验证及小麦抗病育种提供参考。[方法]以小麦品种水源11、小麦条锈菌生理小种条中23号(CYR23)和条中31号(CYR31)为材料,采用RT-PCR法,从小麦条锈菌侵染的水源11小麦cDNA中克隆得到1个外切体亚基TaRRP4基因,利用生物信息学对其序列进行分析。采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析不同处理下TaRRP4基因在各个时间点的相对表达量,其中小麦条锈菌处理体系包含非亲和体系(CYR23与水源11)和亲和体系(CYR31与水源11),非生物胁迫处理包含高盐、干旱、低温和机械损伤处理,外源植物激素处理包含脱落酸、茉莉酸甲酯、乙烯利和水杨酸处理,另外分析该基因在小麦不同组织(根、茎和叶)中的表达情况。[结果]克隆获得小麦TaRRP4基因序列,其开放阅读框为951 bp,编码316个氨基酸;同源氨基酸序列比对结果表明,TaRRP4与拟南芥AtRRP4p氨基酸相似度达62.96%,且均属于外切体亚基RRP4家族,包含类核糖体蛋白S1和KH 2个RNA结合结构域。qRT-PCR结果表明,与小麦条锈菌诱导0 h相比,小麦条锈菌CYR31诱导后,TaRRP4在诱导24,48和72h极显著上调表达;而受小麦条锈菌CYR23诱导后,TaRRP4仅在诱导48 h显著上调,且上调倍数较小。与各个非生物胁迫小麦处理0 h相比,高盐胁迫下,TaRRP4在处理12和48 h分别极显著和显著上调;干旱胁迫下,TaRRP4在处理2和6 h均极显著上调表达;低温胁迫下,TaRRP4从处理2 h开始极显著或显著上调,直至48 h表达量降低;而机械损伤处理对TaRRP4的表达量没有显著影响。与各个外源植物激素处理小麦0 h相比,脱落酸可在处理12和24 h诱导TaRRP4下调表达,茉莉酸甲酯对TaRRP4的表达量没有显著影响,而乙烯利和水杨酸均可在处理2,6和12 h诱导TaRRP4上调表达。同时,TaRRP4基因在小麦根、茎、叶中均有表达,且在叶片中的表达量最高,显著高于其在小麦根、茎中的表达量。[结论]克隆得到小麦条锈菌诱导的小麦外切体RNA结合蛋白TaRRP4基因,该基因可能通过脱落酸、乙烯利和水杨酸信号交流,在小麦条锈病的防御反应中发挥负调节作用,同时在小麦对非生物胁迫的抗逆应答过程中发挥重要作用。

用来自赤星病菌弱毒株的糖蛋白激发子处理烟草 ,能明显抑制烟草体内过氧化氢酶 (CAT)的活性 ,增加组织中H2 O2 的含量。诱导后 1dCAT活性就已开始下降 ,至第 6天下降到最低 ,以后又逐渐恢复。而H2 O2 含量的变化趋势与CAT活性的变化相反 ,随CAT活性的降低 ,组织中H2 O2 含量逐渐增加 ,在诱导后第 10天达到最大值。激发子处理烟草还可以诱导碱性PR蛋白基因PR 1b的表达 ;同时 ,烟草对赤星病强毒株的抗性逐渐增强 ,以诱导后第 10天接种抗性最强 ,且这种抗性是系统性的。水杨酸 (SA)处理后CAT及H2 O2 的变化与上述趋势类似。

【目的】研究寄生疫霉Phytophthora parasitica分泌的蛋白激发子ParA1诱导烟草悬浮细胞后,磷脂酶C(phospholipase C,PLC)参与ParA1诱导烟草过敏细胞死亡(hypersensitive cell death,HCD)和防卫反应。【方法】采用药理学方法,在烟草悬浮细胞中添加PLC抑制剂,比较烟草悬浮细胞受ParA1诱导后细胞死亡和多种防卫反应的差别。【结果】PLC特异性抑制剂U73122能完全抑制ParA1引起的烟草悬浮细胞死亡,氧迸发、胞外基质碱化和植保素scopoletin(7-羟基-6-甲氧基香豆素)积累都能显著地被抑制,5种防卫基因hin1、hs...