植物抗病性的分子机制和信号传导

植物抗病性的分子机制一直是植物病理学关注的焦点.近年来,国内外不少学者和实验室正在大量分离和培养与抗病有关的突变体,并且寻找和研究与抗病有关的基因和抗病机制.研究表明,在病原物与植物的相互作用、病原信号的传导和抗病性激发的过程中存在着一系列的调节因子和基因,并形成复杂的调控网络.综述了近年来国内外植物抗病性的分子研究进展,阐述了植物抗病性分子机制和信号传导.     

植物抗病性的遗传基础及其分子机制

就植物对病原的防御反应,植物-病原互作模式和植物抗病性的遗传基础进行了概述.报告了病原无毒基因和植物抗病基因克隆;植物抗病分子机制的研究进展.     

细胞壁降解酶在植物病原黄单胞菌致病性中的作用研究进展

由Ⅱ型分泌系统(typeⅡsecretion system,T2SS)分泌的细胞壁降解酶(cell-wall degrading enzymes,CWDEs)在病原菌寄生与致病进程中起着重要作用.CWDEs在植物病原黄单胞菌中具有多样性与特异性.CWDEs在黄单胞菌与寄主植物互作中具有双重功能,一方面能降解植物细胞壁,引起植物病害;另一方面能诱导植物防卫反应.对植物病原黄单胞菌中已鉴定CWDEs的生物学特性及其在病原菌与寄主植物互作中的作用进行了总结,并就CWDEs在不同植物病原黄单胞菌中的差异性进行了分析,同时对未来植物病原黄单胞菌CWDEs的研究方向进行了展望,以期增进对黄单胞菌与寄主植物互作机理的理解.     

植物抗病反应及其信号分子(综述)

介绍了植物抗病反应及信号分子包括水杨酸 (SA)、乙烯、茉莉酸及其甲酯 (JA和Me -JA)、活性氧(Aos)及钙离子流等在植物抗病反应中的主要作用。     

植物转基因技术及其应用

植物在其整个生长发育过程中,常受到一些病原微生物的侵袭,它们在自然生态系统中长期并存、相互适应、相互选择乃至协同进化,使得植物抗病性与病原物的致病性之间形成一种动态平衡.当植物遭受病原物的侵染后,轻者往往发育受到阻碍,重者甚至导致死亡.据估计,每年病害导致的农作物减产达到10%以上.人类克服病害的主要途径之一,就是利用抗性资源,通过常规育种的方法培育抗病品种.鉴于常规育种本身的局限性,植物抗病性的复杂性以及对抗病机制认识的匮乏,抗病育种一直是农业生产上的重大难题.     

植物抗病基因的几个结构域

研究抗病基因的结构对于植物抗病工程的发展具有很重要的价值。对已克隆出的植物抗病基因研究表明,大多数的抗病基因都具有高度保守的结构域,本文对在植物抗病反应中起主要作用的几个结构域(LRR域、TIR域、CC域、Kinase域和NBD域)做了简要阐述。     

植物脂肪酸及其衍生物防御信号研究进展

植物由于不能移动而发展了复杂而精密的抗病系统.近年来,人们发现作为细胞膜组分的脂肪酸在植物的各种抗病机制中发挥着举足轻重的作用.脂肪酸及其衍生物不仅参与植物基础免疫和系统免疫,还参与经典抗病基因(R基因)介导的抗病过程.目前,已发现许多与脂肪酸(尤其是16碳和18碳脂肪酸及其衍生物)代谢相关的突变体,对这些突变体抗病性改变的分子机制研究成为植物抗病领域研究热点之一.本文综述了脂肪酸及其衍生物在植物防御信号转导中的最新研究进展,旨在为植物抗病遗传育种研究提供新的参考.     

N-端改造植物P450酶实现工程大肠杆菌合成甜菜黄素

甜菜黄素是安全的植物源水溶性天然色素,主要应用于食品行业.甜菜黄素还具有抗氧化活性和光学特性,在医疗保健、荧光成像等领域具有潜在应用价值.目前,甜菜黄素的主要来源是植物提取分离,但存在甜菜黄素含量低、种类少等问题.本文改造植物P450氧化酶,研发大肠杆菌异源合成甜菜黄素的新方法.首先,对甜菜的P450氧化酶CYP76A...     

白藜芦醇抗肿瘤机制研究进展

白藜芦醇是一种广泛分布于植物中的多酚类化合物,其抗肿瘤作用备受关注.本文主要从诱导肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤细胞增殖、抑制细胞色素P450酶、抑制肿瘤细胞转移等方面,对白藜芦醇抗肿瘤的作用机制进行了综述.     

非亲和性识别与逆反理论

在以植物过敏反应(HR)为特征的植物细菌性病害中,识别作用发生在寄主与病菌的非亲和菌株之间,导致细菌被奇主细胞壁结构特异物(ES)所固定,“固定学说”认为这是植物防卫反应的一个关键环节。但植物对非亲和与亲和菌株的反应常有一些中间状态,“逆反理论”认为这表明植物在对病原物发生防卫反应的同时,也造就了有利于病原物开始寄生生活的环境。文章简述了这一理论对植物病理学和病害控制的意义。     

Cytochrome P450 Monooxygenase Immobilization as a Model of Herbicide Metabolism in vitro

To investigate herbicide metabolism in vitro by cytochrome P450 with stable enzymatic activity, cy-tochrome P450 is immobilized in silk fibroin. The enzymatic activity of immobilized cytochrome P450 is maintained above 80% after repeated batch experiments for 10 times. Moreover, the enzymatic activity of immobilized cytochrome P450 is kept as relatively high as 73.8% after storage for two months at 4℃. In addition, immobilization can improve the temperature and pH stability of cytochrome P450. Immobilized cytochrome P450 has the similar affinity Km values for herbicide chlorsulfuron and triasulfuron as the free cytochrome P450. In the case of chlorosulfuron, affinity Km value is 53μmol/L for free cytochrome P450,and 63μmol/L for immobilized cytochrome P450, respectively. In the case of triasulfuron affinity, Km value is 36μmol/L for free cytochrome P450, and 44μmol/L for immobilized cytochrome P450, respec-tivily. Immobilized cytochrome P450 will be convenient, rapid, stable and continuous for herbicide metabolism in micro-bioreactor in vitro.     

Jasmonate and salicylate induce expression of herbivore cytochrome P450 genes

Jasmonate and salicylate are plant-produced signals that activate plant defence genes after herbivory or pathogen attack. Amplification of these signals, evoked by either enemy attack or experimental manipulation, leads to an increase in the synthesis of toxic compounds (allelochemicals) and defence proteins in the plants. Although the jasmonate and salicylate signal cascades activate different sets of plant defence genes, or even act antagonistically, there is substantial communication between the pathways. Jasmonate and salicylate also contribute to protecting plants against herbivores by causing plants that experience insect damage to increase their production of volatile molecules that attract natural enemies of herbivorous insects. In response to plant defences, herbivores increase their production of enzymes that detoxify allelochemicals, including cytochrome P450s (refs 15, 16). But herbivores are potentially vulnerable to toxic allelochemicals in the duration between ingesting toxins and induction of detoxification systems. Here we show that the corn earworm Helicoverpa zea uses jasmonate and salicylate to activate four of its cytochrome P450 genes that are associated with detoxification either before or concomitantly with the biosynthesis of allelochemicals. This ability to 'eavesdrop' on plant defence signals protects H. zea against toxins produced by host plants.     

细胞色素P450与农药相互作用及其机理研究

综述了细胞色素P450的种类和功能多样性,介绍了细胞色素P450参与除草剂代谢及其作用机理．同时,简述了细胞色素P450 14DM与杀菌剂特异性作用的机制．报道了我们从抗除草剂的瑞士黑麦草中克隆CYP8181同源基因及其功能的研究,以及柑橘绿霉菌细胞色素P450 14DM基因的克隆表达．为深入研究杀菌剂作用细胞色素P450 14DM的机理从而设计以P450 14DM为特异性靶标的新型农药、以及进一步研究细胞色素P450酶系与除草剂代谢的关系打下了良好的基础．     

细胞色素P450酶系的异源表达研究

传统的药物代谢主要以实验动物为对象进行药物早期及临床研究,近几年来,结合生物化学与分子生物学的发展,药物早期代谢研究进入到药物体外代谢的研究阶段,主要围绕人肝内参与代谢的细胞色素P450家族展开.本文就近年来对此家族酶的异源表达及其在药物代谢中的应用进行了综述.     

Blast fungus-induction and developmental and tissue-specific expression of a rice P450<Emphasis Type="Italic">CYP72A</Emphasis> gene cluster

Cytochrome P450 gene superfamily is widely involved in diverse processes of plant development and environmental responses including defense response to pathogens.We previously isolated a rice cDNA fragment in a DD-PCR screening for blast fungus-induced genes. In the current study, we isolated a CYP72A gene cluster consisting of 7 P450 CYP72A genes (CYP72A17-23) with the conserved cDNA sequence through the public rice genome data. There are total 14 putative CYP72A members in the rice genome, with high diversity at N-terminal sequences while high homology at C-terminal sequences of those 14 putative proteins. We analyzed expression profiles of the cloned 7 CYP72A genes during pathogen infection and development. The results showed that expression of CYP72A18, 19, 22 and 23 was differentially regulated in the incompatible and compatible interactions between rice and blast fungus. Except CYP72A20, a pseudogene, other 6 CYP72A genes also exhibited temporal and spatial expression patterns, respectively.These findings provide fundamental data for rice P450 gene function analysis.     

自然生境下北美车前和车前竞争策略的选择性差异

竞争是显著影响植物生长速度和产量的重要因素,外来植物优越的竞争能力和竞争策略,被认为是其成功入侵新栖息地的一个重要机制。本研究分析了不同生长模式和密度下北美车前和车前的生殖投资和竞争特性,探讨其竞争策略的选择性差异。结果表明:土著种车前的根冠比显著高于外来种北美车前的,但其生殖投资则与此相反,且其净生殖投资受到竞争带来的显著影响而降低;而外来植物北美车前则可以在竞争中保持甚至提高净生殖投资,并降低根冠比。生殖投资和竞争指数分析结果均表明,在竞争环境中,北美车前通过提高种子的竞争力、而车前则通过提高根系的竞争力来维持竞争平衡。这种土著种与外来种竞争策略的选择性差异,促使外来植物能够较好的与土著种在同一群落中共存,也可能是北美车前提高入侵能力,并获得入侵成功的一种机制。     

石斛碱生物合成途径及萜类化合物CYP450酶的研究进展

为了对石斛碱生物合成途径进一步解析,对石斛碱生物合成途径研究进展、5 种药用萜类生物 合成的 CYP450 酶功能、CYP450 酶研究手段三个方面进行文献综述。 通过综述石斛碱生物合成研究进展, 提出 CYP450 酶在石斛碱合成途径中羟基化中间体的作用;总结对药用萜类青蒿酸、丹参酮、鼠尾草酸、人参 皂苷、甘草甜素等合成途径中 CYP450 酶的功能研究与鉴定,发现 CYP450 酶在萜类化合物中的主要功能为 羟基化、酮基化等氧化功能;总结 CYP450 酶的研究手段:一方面基因的筛选可以通过数据库检索或植物组 织、多因子诱导表达差异筛选,另一方面基因的表达和功能鉴定通过基因工程的多种手段,转入原核或真核 宿主细胞中表达出酶蛋白,然后加入底物鉴定其催化活性。 最后,展望下一步石斛碱生物合成 CYP450 酶的 挖掘,认为可以通过已有的转录组中筛选出差异 CYP450 酶基因并进行蛋白表达,然后通过上游酶催化或从 植物中分离纯化的方式获得底物,从酶蛋白与底物的催化挖掘与石斛碱合成相关 CYP450 酶类。     

细胞色素P450酶生物转化及新催化反应的最新进展

细胞色素P450酶(P450s或CYPs)是一类广泛存在于生命体中,依赖于亚铁血红素催化多种底物的单加氧酶。一方面,它涉及许多高活性天然产物生物合成的关键步骤,对其生物转化研究有助于提高活性分子的产率和活性;另一方面,其催化涉及金属元素以及辅助因子,其蛋白质改造和新催化反应的研发也不断取得新突破。本文就细胞色素P450酶这两方面的最近研究进展进行了总结与论述。     

Improving biocontrol activity of Pseudomonas fluorescens through chromosomal integration of 2,4-diacetylphloroglucinol biosynthesis genes

Antibiotic 2,4-diacetylphloroglucinol (2,4-DAPG) produced by Pseudomonas fluorescens CPF-10 and 2P24 is a principal factor enabling bacteria to suppress plant diseases caused by soilborne pathogens. In this study, a 2,4-DAPG biosynthesis locus phlACBDE cloned from strain CPF-10 was assembled into a mini-Tn5 transposon and introduced into the chromosome of P. fluorescens P32 (2,4-DAPG-), CPF-10 and 2P24 to construct the 2,4-DAPG overproducing derivatives P32-38, CPF10-9 and 2P24-48, respectively. All the transgenic strains showed an enhanced antibiosis capacity against plant microbial pathogens in vitro and two strains, P32-38 and CPF10-9, provided significantly better protection against wheat take-all disease caused by Gaeurnannomyces graminis vat. tritici and tomato bacterial wilt caused by Ralstonia solanacearum in greenhouse. Comparedto their parental strains, the 2,4-DAPG overproducing derivatives colonized to the same extent on the wheat tips in the autoclaved soil, but developed larger populations in natural soil. These results indicated that production of antibiotics 2,4-DAPG by biological control pseudomonads can contribute not only to their disease suppression capacities but also to the ecological competence in the resident microflora. Our research also suggests that it is a realistic approach to improve biocontrol capacity of P. fluorescens through the genetic modification of its antibiotic 2,4-DAPG production.     

西藏胡黄连根状茎差异表达基因的筛选及分析

 西藏胡黄连是著名的濒危西藏药材, 其粗壮的根茎部是重要的合成和储存药用萜类物质器官,萜类含量显著高于叶部。为克隆西藏胡黄连根状茎和叶的差异表达基因,利用抑制消减杂交技术,构建了根状茎特定的抑制消减文库。从该SSH文库中随机挑取片段不一的阳性克隆测序,采用Blastx进行同源比对,获得了27个表达序列标签（EST）,并获登录号。序列统计分析结果表明,其中有11个EST在GenBank中无同源性序列,推测可能是新基因片断。蛋白质功能分类结果表明,这些蛋白质与翻译、能量代谢、转运与结合、细胞膜合成、氨基酸生物合成及中间代谢6大类蛋白功能有关。为深入研究与萜类生物合成直接或间接相关基因,选择了长595 bp的差异表达EST序列EX172715进行了同源比对和蛋白系统进化分析。结果表明,EX172715具有细胞色素P450单加氧酶的特征结构,与拟南芥的细胞色素P450单加氧酶蛋白的同源性高于水稻和小麦。提供了一组与西藏胡黄连次生代谢相关的新基因库。