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植物抗病基因研究现状

花匠小妙招
2024-09-27 09:37

文章编号:1000-1573(2002)S1-0160-04

植物抗病基因研究现状

卢志国,韩建民,董金皋

①

(河北农业大学生命科学学院,河北保定071001)

摘要:植物抗病基因研究是植物遗传学和植物病理学所关注的热点问题,主要介绍了近十年来植物抗病基因的研究进展,包括抗

病基因的克隆方法,抗病基因的分类,抗病基因的结构特点及其功能,并讨论了抗病基因的应用前景。另外,对近几年兴起的抗病

基因类似序列研究情况及可能存在的问题进行了简要的评述。

关键词

植物抗病基因;抗病基因类似序列;克隆

中图分类号:

Q781

文献标识码:

Thediseaseresistance

genesin

plants

LUZhi2

guo,HANJian2min,DONGJin2gao

(Colle

geofLifeScience,A

griculturalUniversit

yofHebei,Baoding071001,China)

Abstract:Thestud

yof

plantdiseaseresistancegenesisoneoftheke

ysub

jectsofplant

geneticsand

plant

patholo

y.The

permainl

yintroducedtheadvancesofdiseaseresistance

genesinthelastdecadeincludingcloningstrategy,theclassifi2

cation,thestructurefeatures,thefunctionsandthea

plication

pros

pectofplantdiseaseresistancegenes.Thepa

peralso

hasabriefcommentaryoftheresearchforresistancegeneanalo

ginrecent

yearsandthepossibleproblemswhichmay

arise.

ywords:

plantdiseaseresistancegenes;resistance

geneanalo

g;clone植物在生长发育过程中,经常受到各种病原物的侵袭,表现为抗病或感病。根据FLOR在1971年提出的基因对基因

[1]

(Geneforgene)假说,相容病原含有“毒性基因”(Vir

gene),不相容病原带有“无毒基因”(Avrgene);不相容寄主带有“抗病基

因”(Resistance

gene,R),相容寄主带有“感病基因”(Susceptible

gene)。病原的无毒基因和寄主的抗病基因是隐性的,病原的

有毒基因和寄主的感病基因是显性的。只有当带有无毒基因的病源与带有抗病基因的寄主结合,才表现出抗病反应,其他情

况均表现为感病。抗病基因的产物主要作用是识别并结合无毒基因产物,启动信号传导过程,最终引起防卫基因的表达,使

植物表现抗病。

1植物抗病基因的克隆

1.1植物抗病基因的克隆方法

JOHAL等(1992)克隆出第一个植物抗病基因———玉米抗圆斑病基因Hm1[2],在随后的十几年时间里,研究人员相继从玉米、拟南芥、烟草、番茄、水稻、亚麻等8种植物中克隆了20多个抗病基因,这些抗病基因分别提供对细菌、真菌、线虫、病毒的抗性。获得抗病基因的主要方法如下。1.1.1转座子标签法(Transposontagging)其基本原理是利用转座子或t-DNA插入到R基因的内部或邻近位点,获得R基因功能丧失的突变体,然后利用插入的片段(转座子或t-DNA)作探针,通过Southern杂交或PCR技术从基因组文库中分离克隆R基因。运用该法克隆的R基因有玉米Hm1、番茄Cf-2[3]、Cf-4[4]、Cf-5[5]、Cf-9[6]、烟草N[7]、亚麻L6[8]和M[9]基因。转座子标签法运用的前提条件是被操作的植物有现成的遗传转化操作系统或有成熟的根癌农杆菌转化系统以及有效的大规模突变体筛选的方法和手段。1.1.2图位克隆法(Map-basedcloning)图位克隆法是根据目标基因在染色体上的位置进行基因克隆的一种方法,在目标基因精确定位到染色体的特定位置以后,运用与目标基因紧密连锁的分子标记筛选含有目标基因的大片段基因组文库(BAC或YAC),再通过染色体步行筛选到含有目标基因的亚克隆,最后通过遗传转化和功能互补实验进行验证。利用该法克隆的R基因主要有番茄Pto[10]、拟南芥RPS2[11]、RPM1[12]和NPR1[13]以及水稻Xa21[14]和Pi-b基因等。图位克隆法是以高密度的分子标记图谱为基础,其关键是寻找与目标基因紧密连锁的分子标记,核心任务是染色体步行。但是对于基因组较大,重复序列较多的一些植物,采用该方法分离克隆抗病基因不仅投资大而且效率低,因此,该方法也受到一定的限制。2抗病基因的结构特点2.1抗病基因的分类根据由抗病基因推断出的抗病蛋白(R蛋白)的序列特征,可以将已克隆的R基因分类[15-22](见表1)。首先根据是否符

①收稿日期:2002-03-12基金项目:河北省自然科学基金资助项目(302333)作者简介:卢志国(1977-),男,河北省保定市人,在读硕士研究生,主要从事玉米抗病生理的研究.第25卷增刊2002年5月河北农业大学学报JOURNALOFAGRICULTURALUNIVERSITYOFHEBEIVol.25Sup.May2002