生物技术通报

植物健康：农业生产面临的全球挑战

刘文德

2018, 34(2): 1-1.

摘要 ( 213 )

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大豆疫霉与大豆互作中的识别与反识别

谭新伟, 靳雨婷, 刘美彤, 王群青

2018, 34(2): 2-9. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-1051

摘要 ( 367 )

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大豆疫霉引起的大豆疫病是大豆生产上的毁灭性病害。深入了解大豆疫霉与寄主在分子层面的互作机制是解析病原菌致病机理、针对性地制定防治措施的必要前提。目前研究表明,植物通过两个层面的识别机制来启动防卫反应,而能否正确识别“非我”分子则是植物开启免疫系统的关键。而对于病原菌,则采用多种分子策略来极力逃避寄主的识别机制,分泌效应分子协同抑制寄主免疫反应。本文综述了一系列大豆抗病基因介导的小种专化抗性丧失的原因,以及大豆疫霉效应分子逃避和破坏寄主免疫反应的分子策略,并讨论了基于这些分子互作机制应用于筛选新型抗病资源和精确育种的可能性。

植物抗灰霉病菌分子机制的研究进展

张燕, 夏更寿, 赖志兵

2018, 34(2): 10-24. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0040

摘要 ( 385 )

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灰霉病菌（Botrytis cinerea）是寄主范围较广的死体营养型病原微生物,采用多种毒性策略侵染寄主植物,与此相对应,植物进化出多层次的灰霉抗性,在遗传学上呈现数量性状的特征,其中PTI是植物抗灰霉病菌免疫反应的重要组成部分。主要对PTI信号及识别、灰霉病菌信号的传导、抗灰霉转录因子和表观修饰、植物激素的调控、抗灰霉细胞学事件及次生代谢产物等方面取得的最新研究进展作一综述,特别指出具有实践应用潜力的抗病因素和方法,以期解决单一使用化学农药导致的问题。

水稻与稻瘟病菌相互作用研究进展

韩艺娟, 鲁国东

2018, 34(2): 25-37. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0623

摘要 ( 498 )

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作为一种主要粮食作物,水稻的生产影响全球经济的稳步增长。各种生物、非生物胁迫威胁水稻的生长发育过程。稻瘟病菌Magnaporthe oryzae（syn. Pyricularia oryzae）为重要的农业病原微生物,其引起的稻瘟病是世界性水稻重要病害,给水稻生产造成严重产量损失。相对于传统的化学农药防治,培育抗稻瘟病水稻品种是比较环保、有效的病害防治策略,然而田间稻瘟病菌群体复杂多样,小种遗传变异速度很快,抗病水稻品种的种植年限和范围受限。因此,掌握水稻抗病机理和稻瘟病菌致病机制有助于制定更好的防治措施。水稻与稻瘟病菌的相互作用过程涉及了不同层次的植物免疫反应,根据近年来水稻和稻瘟病菌功能基因组学研究上的最新进展,侧重对水稻抗稻瘟病的分子机理和信号传导方面进行了综述,并展望了二者研究所面临的机遇和挑战,以期进一步推进水稻与稻瘟病菌互作的分子机理研究,并为水稻的抗病育种提供借鉴。

水稻白叶枯病菌T3SS基因表达及其调控网络

范素素, 田芳, 何晨阳

2018, 34(2): 38-44. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-1011

摘要 ( 300 )

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植物病原细菌III型分泌系统（T3SS）在其毒性表达及与寄主互作中具有重要的功能。水稻白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzae,Xoo）hrp基因簇编码了T3SS装置,将毒性效应子蛋白分泌到水稻细胞内,抑制和破坏寄主免疫反应,或诱导感病基因表达,以达到成功侵染的目的。hrp基因表达受到严格调控,在模拟水稻内环境的贫瘠营养培养基中被诱导表达;hrp和效应子基因均受调控蛋白HrpG和HrpX的调控。此外,hrp基因还受到其它毒性调控网络重要因子的调控,包括双组分调控因子、转录调控因子、DNA/RNA结合蛋白、糖代谢和c-di-GMP信号因子。结合本实验室的研究结果,综述了Xoo T3SS表达调控及其致病机理的研究进展,以期为水稻细菌病害发生机理的解析及其有效防控措施提供一些新见解、思路和途径。

水稻草矮病毒的研究进展

石超南, 杨振, 丁作美, 张超, 吴建国

2018, 34(2): 45-53. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-1040

摘要 ( 470 )

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水稻是世界上最主要的粮食作物之一,其产量的稳定性直接关系到粮食安全和社会稳定。然而,自20世纪中叶起,由介体昆虫飞虱、叶蝉等传播的各种水稻病毒病的爆发,严重威胁着水稻产量。水稻草矮病（Rice grassy stunt disease,RGSV）由介体昆虫褐飞虱（Nilarparvata lugens）以持久增殖型方式传播,被病毒感染的水稻呈现植株矮化,分蘖增多,叶片黄化且带有锈斑等典型病害症状。围绕近年国内外关于RGSV的研究进展,本文对病毒粒子特性、常用检测方法、基因组结构及功能、症状形成机制探索和防治策略等方面进行了综述,并提出了RGSV研究过程中所涉及到的一些问题,以期为开展RGSV相关研究提供参考。

根际微生物-植物-病毒-介体昆虫多元互作研究进展

王端, 姚香梅, 叶健

2018, 34(2): 54-65. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-1080

摘要 ( 362 )

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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。

卵黄蛋白原的产生及其非营养功能的研究现状

霍岩, 陈晓英, 方荣祥, 张莉莉

2018, 34(2): 66-73. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0003

摘要 ( 440 )

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卵黄蛋白原（Vitellogenin,Vg）是卵黄蛋白的前体,为卵生动物胚胎发育提供必需的营养物质。作为卵内重要的营养蛋白,物种之间的Vg在蛋白结构及蛋白修饰上有高度的保守性,一般包括VitN,DUF,vWD结构域及丝氨酸修饰区等。在卵黄发育期,在激素的诱导下,雌性成年个体内的Vg在脊椎动物的肝脏或昆虫脂肪体中大量表达,经过修饰及蛋白酶剪切后,形成Vg聚合体,分泌到血淋巴中并运输至卵巢,由卵巢上的Vg受体识别,通过内吞作用入卵,并在卵内进一步加工成为成熟的卵黄蛋白。除经典的营养运输外,Vg在入卵过程中发挥多重非营养功能。Vg与病毒的结构蛋白互作,可将病毒携带入卵实现其垂直传播过程;血淋巴中的Vg通过对病原微生物的识别,介导昆虫对微生物的免疫清除;Vg在非雌性个体中的表达对虫媒病毒的水平传播及社会型昆虫的行为调节发挥功能。综述了Vg的表达、修饰、运输及其在非营养功能方向的主要研究进展,以期为后续Vg的功能研究提供指导。

水稻与病原物互作中植物激素功能的研究进展

旷永洁, 柳浪, 严芳, 任斌, 闫大琦, 张大伟, 林宏辉, 周焕斌

2018, 34(2): 74-86. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-1104

摘要 ( 435 )

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水稻是我国最主要的粮食作物,在国民经济和生活中占据重要地位。在水稻的周年生产中,病虫害的控制最为关键。因此,了解水稻与病虫害的互作机理,对水稻的育种和生产具有重要指导意义。植物激素是在植物生命活动中必不可少,调控植物生长、发育、衰老等主要生理过程的一类有机分子。近年来,大量实验证据表明,在植物与病原物互作过程中,植物内源激素也发挥着重要作用。随着水稻抗病和感病的机理解析越来越多,有关植物激素所扮演的重要功能角色也愈发清晰。其中,水杨酸、茉莉酸和乙烯研究最为广泛,它们之间的相互拮抗或协同效应决定了植物对病原物的防御反应强度。其它激素如：油菜素内酯、赤霉素、生长素、细胞分裂素、脱落酸等,单独或者通过调控水杨酸、茉莉酸和乙烯信号分子转导网络也参与植物与病原物互作过程。本研究综述了各大植物激素在水稻抗病或感病中作用,并对其未来研究进行展望,以便为水稻病害的防治提供理论依据。

水稻/拟南芥防御病原细菌入侵的表观遗传调控研究进展

徐以华, 黎起秦, 刘连盟, 王玲, 丁新华, 侯雨萱, 黄世文

2018, 34(2): 87-95. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0793

摘要 ( 295 )

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表观遗传修饰是指在不改变基因序列的情况下,通过对DNA和组蛋白等一系列可逆的共价修饰调控生物体的基因表达,在应对生物和非生物因素胁迫以及适应环境变化的过程中发挥着非常重要的作用。最近的研究表明,表观遗传修饰参与水稻/拟南芥抵御细菌入侵的免疫反应（包括效应识别、信号转导和快速防御反应等）。对基因组DNA甲基化、组蛋白修饰（甲基化/去甲基化、乙酰化/去乙酰化和泛素化）和小RNA在内的表观遗传修饰在水稻/拟南芥对病原细菌入侵的防御反应中的功能和分子调控机制进行了综述,有助于系统地全面理解表观遗传抗病性,为其抗病育种提供理论支持和基因资源。

植物病理学领域蛋白乙酰化修饰研究进展

郭倩倩, 杨倩倩, 宋丽敏, 梁文星

2018, 34(2): 96-101. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0036

摘要 ( 365 )

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蛋白质乙酰化是一种普遍存在于真核与原核生物中且可逆的翻译后修饰方式,由乙酰基转移酶和去乙酰化酶共同调控,参与了转录、新陈代谢、细胞信号转导、细胞凋亡等多个生物学过程。随着检测技术的不断发展,目前已发现了大量的组蛋白及非组蛋白的乙酰化修饰,对其功能的研究也取得一定的进展。本文从乙酰化修饰研究进程出发,对植物病理学领域,包括植物抗病相关过程、植物病原菌和生防菌三个方面的乙酰化研究进展进行总结归纳,并对今后乙酰化修饰研究所需解决的问题进行了展望和讨论。

致病疫霉RXLR效应蛋白相关研究进展

王洪洋, 秦丽娟, 唐唯, 田振东

2018, 34(2): 102-111. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0981

摘要 ( 413 )

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由致病疫霉（Phytophthora infestans（Mont.）de Bary）引起的晚疫病是马铃薯生产中最具毁灭性的病害。为了成功入侵和在寄主植物中繁衍,致病疫霉会向寄主细胞分泌一类RXLR效应蛋白以干扰植物免疫系统。自2005年克隆第一个晚疫病菌RXLR类无毒基因AVR3a以来,国内外学者从RXLR效应蛋白的结构、功能,以及与寄主靶标作用机理等多个方面展开了大量研究。随着高通量测序技术与效应子组学技术的发展,RXLR效应蛋白抑制植物免疫分子机制也取得了显著进展。RXLR效应蛋白的研究有助于揭示致病疫霉与马铃薯互作分子机制,并进一步为马铃薯抗病育种工作提供新思路。主要概述了致病疫霉RXLR效应蛋白的相关研究进展,重点介绍了致病疫霉AVR基因的克隆、定位、变异及功能等方面的最新进展,同时对未来值得关注的研究方向进行了探讨。

效应子及其与小麦条锈菌致病性的关系

刘秀峰, 袁文娅, 孙振宇, 梁丹, 时晓伟

2018, 34(2): 112-120. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0472

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植物病原菌和寄主植物竞争进化过程中分泌称为效应子（Effectors）的复杂的分子,其逃避或抑制寄主的免疫反应,干扰寄主的各种生理过程,从而有利于提高病原菌寄生适合度、定殖能力和传播能力。利用基因组序列和转录组测序数据预测小麦条锈菌中含有两千多个候选效应子,但由于小麦条锈菌缺乏有效的遗传转化体系,目前对其效应子功能的研究进展缓慢。在介绍效应子分类及其特征基础上,结合可运用于小麦条锈菌效应子功能研究的方法,从分子水平上阐释小麦条锈菌与寄主植物互作取得的进展,关注效应子靶定的寄主亚细胞成分及其与致病性的关系。这些进展有利于深入认识小麦条锈菌效应子的生物学功能,并为深入探讨小麦条锈菌的致病机制,制定新的防治策略提供方向。

玉米褪绿斑驳病毒研究进展及防治策略

李敬娜, 王乃顺, 宋伟, 赵久然, 邢锦丰

2018, 34(2): 121-127. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0770

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玉米褪绿斑驳病毒（Maize chlorotic mottle virus,Mcmv）是番茄丛矮病毒科玉米褪绿斑驳病毒属的唯一成员,可通过机械、种子和昆虫介体传播。其单独侵染玉米仅能引起轻微症状,但其与玉米矮花叶病毒（Maize dwarf mosaic virus,Mdmv）、甘蔗花叶病毒（Sugarcane mosaic virus,Scmv）或小麦线条花叶病毒（Wheat streak mosaic virus,Wsmv）等马铃薯Y病毒科（Potyviridae）病毒复合侵染会引起严重的玉米病害——玉米致死性坏死病（Maize lethal necrosis disease,Mlnd）,造成玉米产量损失惨重。Mcmv在全球广泛分布,对玉米产业构成很大威胁。深入了解Mcmv并掌握其防治措施对玉米产业的健康发展至关重要。就Mcmv的生物学特性、分布与危害、鉴定与检测及基因组结构与功能等方面的研究进展进行综述,并对其防治策略进行探讨,以期为Mcmv的深入研究和综合防治提供理论指导。

56种中药提取物对棉花黄萎病的防治效果研究

姜岚, 庞金环, 肖伟烈, 张国丽, 刘俊, 杨超

2018, 34(2): 128-134. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2018-0025

摘要 ( 374 )

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为获得既能有效抑制棉花黄萎病致病菌（大丽轮枝菌）菌丝生长又可以提高棉花黄萎病防治效果的中药提取物,对56种中药提取物的抑菌活性及防治效果进行了筛选和鉴定。生长速率法测定结果显示,56种中药提取物中有26种在质量浓度为10 g/L时对大丽轮枝菌的菌丝生长抑制率可达到50%以上,主要集中在五味子、铁箍散、华盖木和黄苞大戟等9种植物提取物中。进一步用这些中药提取物处理棉花植株,统计病情指数和防治效果发现,黑龙江产五味子（北五味子）的氯仿∶丙酮=3∶2（V/V）段提取物对棉花黄萎病有显著的防治效果。茎切片观察发现,该提取物可以有效抑制大丽轮枝菌引起的维管束褐化症状,且棉花整株表现为黄萎病落叶症状得到缓解。上述研究表明,黑龙江产五味子的氯仿∶丙酮=3∶2段提取物不仅可以有效抑制大丽轮枝菌的菌丝生长,而且可以提高棉花黄萎病的防治效果,降低维管束褐化并缓解发病程度。

草莓根腐病的病原菌分离鉴定及拮抗菌CM3的抑制作用研究

陈哲, 黄静, 赵佳, 郝耀山, 梁宏

2018, 34(2): 135-141. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0974

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从草莓根腐病病株根部成功分离了2株真菌 FC2016-3和FC2016-7,经过鉴定确定其为根腐病的病原菌——尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）。解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefacien）CM3对菌株FC2016-3和FC2016-7有明显的抑制作用,也对其他土传病害病原菌有较好的抑制效果。盆栽实验结果显示,菌株 CM3对尖孢镰刀菌FC2016-7引起的草莓根腐病的防治效果达到了64.86%,而且还具有促进草莓根部生长的能力。研究表明菌株CM3是一株既能防病也能促生的菌株,适合开发成微生物制剂。

樟树NBS-LRR类抗病基因家族分析与CcRNL基因克隆

郑永杰, 伍艳芳, 李江, 章挺, 汪信东

2018, 34(2): 142-149. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0570

摘要 ( 350 )

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樟树（Cinnamomum camphora L. Presl.）是自然界中较少受病原体侵害的优良抗性种质资源。利用生物信息的方法对樟树叶组织转录组数据中NBS类抗病基因进行了鉴定,对其编码的假定蛋白的理化性质、保守基序及系统发生关系等进行分析。结果表明,在樟树叶组织转录组中共找到28个具有完整编码框的NBS类抗病基因,大小在2 118-3 378 bp之间,编码蛋白等电点在5.35-9.03之间;在NBS区域内鉴定获得8个保守motifs,系统发育树将28个成员分为5个亚组。通过PCR法克隆获得2个RNL类抗病基因全长,分别命名为CcRNL1和CcRNL2,在氨基酸序列水平二者相似性为71%,在多肽N端都具有RPW8-like保守序列,暗示它们可能具有拟南芥RPW8基因所具有的广谱抗白粉病功能。采集感白粉病和正常樟树幼叶进行表达分析,结果显示CcRNL1可被樟树白粉病菌诱导表达,推测其可能参与了响应白粉病菌胁迫反应过程。

辣椒抗蚜品种‘猪大肠’的抗蚜性遗传分析

梁晓, 伍春玲, 陈青

2018, 34(2): 150-156. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0711

摘要 ( 314 )

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桃蚜是辣椒生产上的主要害虫,发掘抗蚜种质资源,阐明其遗传规律,促进抗性品种培育,是防治蚜虫为害的重要途径。利用抗蚜辣椒品种‘猪大肠’和感蚜辣椒品种‘大羊角椒’为亲本材料构建遗传群体,对杂交后代抗蚜性遗传进行分析。结果表明,正反杂交F₁代植株对桃蚜的反应均表现为高抗（HR）,F₂代的抗蚜与感蚜植株分离符合3∶1的比率。酶学分析表明‘猪大肠’抗蚜亲本、正反杂交F₁代及其自交F₂代抗蚜植株叶组织内多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）活性在受蚜虫为害后均显著提高,而感蚜亲本及正反杂交F₂代植株酶活在受蚜害前后无显著差异。上述结果表明辣椒抗蚜性由显性单基因控制,能够稳定遗传,PPO和POD活性增加幅度与辣椒抗蚜性显著相关。

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2018, 34(2): 300.

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2018, 34(2): 400.

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2018, 34(2): 500.

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