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植物抗病基因的研究进展

来源：花匠小妙招时间：2024-11-07 12:29

生物技术通报990105

生物技术通报BIOTECHNOLOGYINFORMATION1999年第1期No.11999

植物抗病基因的研究进展张春嵋吴祖建林奇英谢联辉摘要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。关键词植物抗病基因作用机制应用AdvancesinPlantDiseaseResistanceGeneZhangChunmeiWuZujianLinQiyingXieLianhuiPlantProtectindepartment,FuijianAgriculturalUniversity,FujianKeyLaboratoryofPlantViology,Fuzhou350002Abstract:Morethan10plantdiseaseresistancegeneshavebeenclonedandsequencedinthepastseveralyears.Proteinsencodedbyresistancegenesusuallycontainleucine-richrepeats(LRR)andnucleotidebindingsite(NBS).Pathogenscarryingavirulencegenescanberecognizedbyplantdiseaseresistancegenes.Therecognitionwilltheninduceaseriesofdefenseresponsesandpreventtheplantfrombeingill.Clonedresistancegenescanbeusedintransgenicplantsandgreatlyspeedupplantbrddeing,Theproblemsandprospectsinthisresearchareawerealsodiscussed.Keywords:Plantdiseaseresistancegene;mechanism;application植物抗病性及其机制研究一直是植物病理学和植物抗病育种中的热点问题。植物受到病原物侵染后最常见的表现方式是通过诱导产生过敏反应进而激发一系列防卫反应产生组织或全株抗性。根据基因对基因学说这种诱导是从植物对来自病原物的特异信号分子或称激发子(elicitor)的识别开始的。激发子直接或间接地由病原物的无毒基因(avirulencegene,avr基因)编码而植物抗病基因(diseaseresistancegene,R基因)则编码激发子的受体。根据R基因和avr基因显性互作时寄主才表现出抗性基它情况下寄主均表现为感病5。多年来人们应用遗传图谱和分子标记技术已经对一些主要农作物的重要抗病基因进行了定位和遗传学研究如水稻的抗稻瘟病基因1269。但是在1992年植物抗病基因的研究才真正取得突破性进展首次从玉米中克隆到Hml基因10。至今已有10多个R基因被克隆出来部分基因的结构、功能和抗病机制已明确有可能利用这些基因进行分子育种为在生产上有效控制植物病害提供了一条新途径。本文拟就抗病基因的研究现状、存在的问题和发展前景作一评述。1R基因的克隆及特性植物抗病基因通常成簇位于植物基因组的特殊区域构成一个序列相似的可特异识别不同病原物的多基因家族。例如大麦中已经确认在Mla基因座位上有23个识别不同禾白粉菌(Erysiphegraminis)的基因11亚麻中的M座位也有7个锈病抗性基因紧密连锁12。90年代以来基于作图的基因克隆(map-basedgenecloning)和转座子示踪(transposontagging)等基因分离技术的迅速发展使R基因的克隆成为可能。1992年Johal和Briggs10通过转座子示踪法首次从玉米中克隆到抗圆斑病基因Hml。Hml基因编码一个依赖NADPH的HC-毒素还原酶(HCTR)能使病原真菌炭色旋孢腔菌(Cochlioboluscarbonum)产生的致病因子HC-毒素失活。但HC-毒素缺陷菌株对不含Hml的寄主也没有致病性说明Hml与HC-毒素基因的作用机理与经典的基因对基因关系有所区别。此后克隆到的R基因均符合基因对基因作用模式(见表)。