浅谈植物防卫基因技术分析.pptx

浅谈植物防卫基因 相关导入 抗病基因 防卫基因 抗病品种 防卫基因 在植物与病原互作中, 有大量的基因诱导表达, 它们编码的蛋白质参与植物对病原物的防卫反应, 这类基因称之为 防卫相关基因 (defense related genes) , 或简称为 防卫基因 (defense genes) 分为：次生物质合成基因、 水解酶和病程相关基因、 细胞壁修饰有关基因、清除活性氧的细胞内防卫酶系统基因四大类 研究方法 利用悬浮培养细胞在激发子(elicitor) 处理, 绝大多数细胞能立即诱导产生多种防卫反应 其它：原位杂交、PCR 、RAPD、RFLP、双向电泳、 同功酶电泳、mRNA差示显示法、荧光发光技术等现代生化技术和分子生物学技术 基因诱导 不同类型的 病原物 包括真菌、 细菌、 病毒和类病毒； 不同种类的激发子和 其他理化因子 , 如机械损伤、乙烯、水杨酸、一些多聚阴离子等都能 诱导 防卫基因的表达 能诱导植物产生植保素的物质称为 激发子 (elicitor) ，有生物型、非生物型 可以对激发子的作用产生拮抗效应的物质 称为 抑制子 ，如一些毒素HC-toxin , T-toxin, Victorin对激发子有抑制作用 激发子类型 从病原菌培养物分离到的 病原分泌物中 的激发子,有效成分为多糖、寡糖、糖蛋白、小肽等 从病原和植物分泌的 水解酶 的激发子,有效成分为葡聚糖脱乙酰几丁质和寡聚半乳糖醛酸等 细胞膜降解物（花生四烯酸）等 不饱和脂肪酸 也可作为激发子 生物型激发子: 是指来自病原和植物的诱发植物各种防卫反应的信号物质 非生物型激发子:一些有机物如水杨酸, 乙烯,脱乙酰几丁质, 以及紫外线(UV-R), 机械性损伤等均能引起相关防卫基因的表达 早期激活 病原物侵染激活寄主的防御体系, 最典型的事例有过敏反应(hypersensitive response,HR) 还有活性氧特异性产生——迸发(oxidative burst) , 防卫基因激活, 细胞壁结构改变, 植保素(PA) 的生成等 这些过程都局限在一定组织范围内 过敏反应 过敏反应(HR) ：病原~非寄主或病原小种~栽培种不亲和互作的过程中,寄主对激发子识别后启动的早期防卫反应 表现：侵染部位细胞死亡, 形成坏死斑使病原不易获得养分；同时进一步诱导周围细胞聚集抑制病原生长的物质, 从而限制了病原的增殖和活动范围 过敏反应中细胞的这种死亡, 不是简单的由病原造成的细胞崩溃, 而是一种细胞主动死亡反应—— 程序性死亡 植保素生成 植保素的生成可以在远离死亡细胞20个细胞左右的地方检测到, 并伴随有活性氧( O-2 ) 的产生 植保素(PA)合成作用于防卫基因的启动, 导致大量植保素在过敏反应坏死斑周围聚集 植保素聚集的时间和强度也是决定植物~病原间是亲和性互作还是非亲和性互作的因子 表达时空性 从病原入侵到寄主防卫基因表达, 呈现明显的时空性；不同防卫基因表达时间上有差异, 由基因调控机制不同所致 例如：早期的防卫反应中虽然有相关防卫基因的表达,但并没有PA产物的形成, 说明PA参与的是下一步的防卫反应; 在防止病原物第二次侵染的战斗中发挥作用 系统获得抗病性 感染疾病的植物痊愈后, 能明显抑制对 新的 侵染的感性。这种现象在自然界中普遍存在，称之为 系统获得抗病性(systemic acquired resistance, SAR) 植物不仅对原先的致病菌有了抗性, 还对包括其他真菌、细菌和病毒在内的病原体具有广谱抗性 SAR的产生也是植物防卫信号传导和防卫基因表达的结果 表达调控的分子机制 ——防卫基因表达调控的一般规律 ( 1) 基因序列有特定的功能分化, 分化出各司其职的基本元件——顺式作用元件 ( 2) 内含子序列可以对基因顺式作用元件的功能发生调节 ( 3 ) 反式作用因子的作用是蛋白质对基因转录的抑制, 与被抑制的基因存在相互的负调控关系 （防卫基因表达调控的分子机制的的认识还非常零碎, 难形成整体认识，是今后研究的主题） 表达调控的分子机制 ——防卫基因表达调控的一般规律 生产应用 含有抗病基因的品种, 防卫基因表达的防卫反应在速度上和强度上都比感病品种激烈 一些激发子能诱导植物防卫基因的非特异性表达, 产生SAR, 提高植物对广谱病原的抗性 利用植物基因工程技术, 将抗病基因、防卫基因转入作物, 并用适当激发子诱导产生SAR, 是减少作物病害损失, 降低生产成本, 提高产量和经济效益的有效途径, 是植物保护的首选策略