植物抗病分子機制及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)小組成員：PPT講解孫繼浩PPT制作繆琴

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資料整理湯曉露植物抗病分子機制植物抗病的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)小麥白粉病的抗病基因目錄植物抗病性的概念小麥白粉病抗病信號轉(zhuǎn)導(dǎo)精選課件一、植物抗病的概念植物的抗病性是指植物避免、中止或阻滯病原物侵入與擴展，減輕發(fā)病和損失程度的一類特性。抗病性是植物的遺傳潛能，其表現(xiàn)受寄主與病原的相互作用的性質(zhì)和環(huán)境條件的共同影響。精選課件二、植物抗病性的分子機制

1.病原菌致病的分子基礎(chǔ)植物對病原物的反應(yīng)有抗病和感病兩大類抗病反應(yīng)：又叫非親和反應(yīng),這一系統(tǒng)是以寄主抗病和病原物無毒為特征,寄主植物對病原物有抑制、排斥和減毒作用,使病害不發(fā)生或受到限制感病反應(yīng):又叫親和反應(yīng),以寄主感病和病原物有毒為特征,造成植物嚴(yán)重發(fā)病.精選課件植物抗病性的分子機制從目前已克隆的植物抗病基因的作用特性上看,主要可分為2種類型:1、編碼產(chǎn)物作為受體與無毒基因產(chǎn)物特異識別,從而激活防衛(wèi)反應(yīng)系統(tǒng),現(xiàn)已克隆的大部分抗性基因?qū)儆诖祟?2、抗病基因的產(chǎn)物并不參與最初的信息傳導(dǎo)途徑上的識別反應(yīng),而是編碼一種酶,阻止毒素對寄主的傷害.

正是根據(jù)抗病基因的作用特性,將植物抗病分子機制分為2類。精選課件三、植物抗病的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)在植物的抗病信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中,SA途徑和JA途徑是研究較為深入的兩條抗病信號傳遞途徑。精選課件SASalicylicAcid

水楊酸是一種脂溶性的有機酸。對于人來說水楊酸(阿司匹林以及很多止痛藥里的成分)在臨床試驗上用來降低糖尿病患者長期并發(fā)心臟病的風(fēng)險。

對于植物來說

SA的主要作用之一就是參與植物對病原的防御反應(yīng)，將病害和創(chuàng)傷信號傳遞到植物的其他部分引起系統(tǒng)獲得性抗性。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，SA能誘導(dǎo)多種植物對病毒、真菌及細(xì)菌病害產(chǎn)生抗性。SA是植物產(chǎn)生HR（過敏性壞死反應(yīng)Hypersensitiveresponse）和SAR（系統(tǒng)獲得抗性Systemicacquiredresistance）必不可少的條件。此外，SA預(yù)處理也可以增強植物多種防衛(wèi)反應(yīng)機制，包括植保素及其有關(guān)合成酶類、病程相關(guān)蛋白和各種活性氧的產(chǎn)生，從而最終提高植物的抗病性。精選課件JA茉莉酸茉莉酸(JA)是廣泛存在于植物界(包括藻類)的一類環(huán)戊烷復(fù)合物。作為一種逆境信號,JA在植物的生長發(fā)育及植物防御反應(yīng)中起重要作用。精選課件SA介導(dǎo)的抗病信號傳遞途徑精選課件SA途徑精選課件JA/ET介導(dǎo)的抗病信號傳遞途徑精選課件

兩種途徑的關(guān)系SA途徑和JA/ET途徑是有所區(qū)別的。一般認(rèn)為,SA主要介導(dǎo)植物對寄生性強的病原物的抗病信號轉(zhuǎn)導(dǎo),而JA/ET主要介導(dǎo)對寄生性弱的病原物的抗病信號傳遞。SA途徑和JA/ET途徑之間不是孤立的,它們之間存在一定的交談(crosstalk)機制,二者相互抑制或互相增強。精選課件四、小麥白粉病的抗病分子機制及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)精選課件小麥白粉病小麥白粉病是世界性小麥主要病害，在各主要產(chǎn)麥國均有發(fā)生。在我國小麥主產(chǎn)區(qū)，小麥白粉病是北部冬麥區(qū)和黃淮冬麥區(qū)的首要病害；在長江中下游和西南麥區(qū)，白粉病的發(fā)生及危害也僅次于小麥赤霉病或小麥條銹病。近年來，隨著小麥矮稈品種的推廣、水肥條件的改善，以及各大麥區(qū)主栽品種中小麥白粉病抗源利用單一等因素，導(dǎo)致小麥白粉病的發(fā)病面積和危害程度一直維持在一個較高的水平。小麥白粉菌具有小種多、變異快、侵染時期長、氣流傳播、適應(yīng)范圍廣等特點，新小種不斷出現(xiàn)經(jīng)常導(dǎo)致生產(chǎn)品種抗性喪失。培育和推廣抗病品種是減少病害損失最經(jīng)濟、有效的方法。精選課件小麥白粉病菌(Blumeriagraminis(DC.)Speer.f.sp.triticiMarchal)屬于子囊菌亞門，布氏白粉菌屬，禾本科布氏白粉菌，是專性寄生菌。小麥白粉菌主要危害葉片，嚴(yán)重時可侵染葉鞘、莖稈及穗部。小麥白粉菌以菌絲寄生于小麥葉片表面，以吸器深入到小麥表皮細(xì)胞內(nèi)吸取營養(yǎng)。白粉病主要影響葉片光合作用及植株的新陳代謝。發(fā)病較早、較重時導(dǎo)致植株不抽穗或抽出的穗短小，減少畝穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重，造成嚴(yán)重減產(chǎn)。精選課件抗病基因按其遺傳方式可劃分為主效抗病基因和微效抗病基因；按其致病性分化的反應(yīng)型可劃分為小種專化抗性和非小種專化抗性；按寄主與病原物的互作性質(zhì)可劃分為垂直抗性和水平抗性小麥抗白粉病基因的種類精選課件垂直抗性通常是由1個或少數(shù)幾個主效基因控制，符合“基因?qū)颉睂W(xué)說。病原菌侵染時產(chǎn)生過敏性壞死反應(yīng)(Hypersensitiveresponse,HR)，表現(xiàn)出免疫或高抗。隨著病原菌生理小種的變化，其抗性容易喪失。主效的抗白粉病基因命名為Pm(Powderymildew)。至今，已經(jīng)正式命名的小麥抗白粉病基因近60個，包括復(fù)等位基因Pm1a–1e、Pm3a–3k、Pm4a–4d、Pm5a–5e和Pm8/Pm17，位于41個位點上

，以及一些暫命名的抗白粉病基因，定位于除4D染色體外的20條染色體、染色體臂或染色體Bin上(表1-1)。已報道的這些小麥抗白粉病基因絕大多數(shù)是顯性的，僅Pm5、Pm9、Pm26、Pm42為隱性抗白粉病基因

。精選課件水平抗性也稱數(shù)量抗性或非小種專化抗性(對病原菌的所有小種都起作用)、慢病性(侵染幾率低，潛育期長，孢子堆小，產(chǎn)孢量少，使病害發(fā)展速率較慢)、成株抗性及高溫成株抗性(苗期感病而成株期抗病或發(fā)病較輕，抗性在成株期表達)，這類抗性通常由微效多基因控制。精選課件此類抗病性對病原菌生理小種的選擇壓力小，抗性基因?qū)Σ≡鸁o小種專化性或?qū)；匀酰瑴p少了寄主對病原菌生理小種的選擇壓力，因而降低了病原菌的遺傳變異頻率，最終達到持久抗病的效果，并通過減少病害發(fā)生的數(shù)量和病害增長的速率而起作用。利用成株抗性也已成為小麥抗病育種的重要策略，兼抗小麥條銹病、葉銹病和白粉病位點Yr18/Lr34/Pm38、Yr29/Lr46/Pm39是典型的成株抗性基因。具有成株抗性的代表性品種有：Knox，百農(nóng)64和魯麥21等，我國部分農(nóng)家品種也具有慢白粉病的特點精選課件由R基因介導(dǎo)的植物抗病反應(yīng)需要三個過程:信號識別-信號傳遞-防衛(wèi)反應(yīng)的發(fā)生。首先是植物抗病基因產(chǎn)物與病原物無毒基因Avr產(chǎn)物相互識別產(chǎn)生信號分子，接著這種信號通過一系列的傳遞因子或調(diào)控因子傳導(dǎo)，然后誘導(dǎo)非侵染點的寄主細(xì)胞、組織、器官，乃至整個植株防衛(wèi)反應(yīng)基因的表達，從而抑制病原物的侵入或擴展而表現(xiàn)為抗病性。小麥白粉病信號轉(zhuǎn)導(dǎo)精選課件這類抗病性又稱系統(tǒng)獲得抗性(Systemicacquiredresistance,SAR)，其特點是高效廣譜且持續(xù)性強地對多種病原菌引起的病害產(chǎn)生抵抗作用。在植物與病原菌互作過程中，通常有水楊酸(Salicylicacid,SA)、茉莉酸(Jasmonicacid,JA)、乙烯(Ethylene,ET)、脫落酸(Abscisicacid,ABA)以及赤霉素(Gibberellins,GA)等植物激素作為信號分子，參與抗病信號的傳遞，使寄主產(chǎn)生防衛(wèi)反應(yīng)(圖1-3)。精選課件植物和病原菌的互作是一個高度協(xié)同進化的系統(tǒng)，目前國際上對大麥白粉菌(Bgh)、小麥條銹病菌(Pst)和小麥白粉菌(Bgt)的測序工作已經(jīng)完成或正在進行)，結(jié)合生物信息學(xué)、分子生物學(xué)等方法克隆小麥抗病基因和病原菌的效應(yīng)蛋白基因，研究其互作模式，闡明植物抗病反應(yīng)的分子機理，將為小麥的抗病性改良提供理論依據(jù)。精選課件參考文獻曹愛忠,李巧,陳雅平,鄒曉文,王秀娥,陳佩度.2006.利用大麥基因芯片篩選簇毛麥抗白粉病相關(guān)基因及其抗病機制的初步研究.作物學(xué)報,32:1444-1452董金皋.2001.農(nóng)業(yè)植物病理學(xué)(北方本).北京:中國農(nóng)業(yè)出版社董玉琛,鄭殿升.2000.中國小麥遺傳資源.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社董玉琛.2000.小麥的基因源.麥類作物學(xué)報,20:78-81高安禮,何華綱,陳全戰(zhàn),張守忠,陳佩度.2005.分子標(biāo)記輔助選擇小麥抗白粉病基因Pm2,Pm4a和Pm21的聚合體.作物學(xué)報,31:1400-1405何家泌,宋玉立.1998.小麥白粉病及其防治.河南農(nóng)業(yè)科學(xué),1:17-18何家泌.1994.植物抗病遺傳學(xué).北京:中國農(nóng)業(yè)出版社李強,張衛(wèi)東,田紀(jì)春.2009.小麥抗白粉病基因Pm21抗病差異的蛋白質(zhì)組學(xué)研究.中國農(nóng)業(yè)科學(xué),42:2778-2783李振岐,商鴻生,魏寧生.1994.小麥病害防治北京:金盾出版社李振岐,商鴻生.2005.中國農(nóng)作物抗病性及其利用.北京:農(nóng)業(yè)出版社劉景芳,張增艷,陳孝,劉曼西,謝皓,辛志勇.2002.小麥抗白粉病基因Pm13及Pm4累加體的分子標(biāo)記輔助選擇.植物病理學(xué)報,32:296-300駱蒙,孔秀英,劉越,周榮華,賈繼增.2002.小麥抗病基因表達譜中的文庫構(gòu)建與篩選方法研究.遺傳學(xué)報,29:814-819馬成,徐世昌,徐琴,張朝暉,潘映紅.2009.抗條銹病小麥品系Taichuang29*6/Yr5接種條銹菌CY32后的蛋白質(zhì)組學(xué)分析.中國農(nóng)業(yè)科學(xué),42:1616-1623精選課件牛吉山.2007.小麥抗白粉病遺傳育種研究.北京:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社盛寶欽,段霞瑜,周益林,王劍雄.1992.部分抗白粉病小麥農(nóng)家品種的歸類初探.作物品種資源,4:33-34盛寶欽,段霞瑜.1991.對記載小麥成株白粉病“0—9級法”的改進.北京農(nóng)業(yè)科學(xué),9:38-39盛寶欽,周益林.1990.關(guān)于小麥種質(zhì)資源抗白粉病研究戰(zhàn)略的商榷.植物保護,16:33-34盛寶欽.1988.用反應(yīng)型記載小麥苗期白粉病.植物保護,1:49王長有,吉萬全,張改生,王秋英,蔡東明,薛秀莊.2007.小麥種質(zhì)N9134抗白粉病基因的SSR標(biāo)記和染色體初步定位.作物學(xué)報,33:163-166王俊美,劉紅彥,徐紅明,王飛,高素霞,康振生.2009.應(yīng)用基因芯片分析紅蚰麥白粉菌脅迫條件下的基因表達譜.作物學(xué)報,35:1188-1193王亞娟,趙喜特,陳雪燕,李博,王長有,吉萬全.2005.陜西省小麥農(nóng)家種主要農(nóng)藝性狀及其自粉病抗性評價.農(nóng)藝科學(xué),21:182-184吳金華,胡銀崗,王新茹,張宏,王長有,王秋英,吉萬全.2008.小麥抗白粉病SSH-cDNA文庫中差異基因的表達模式.作物學(xué)報,34:2121-2125薛飛,段霞瑜,周益林,吉萬全.2009.部分小麥農(nóng)家品種抗白粉病基因推導(dǎo)與遺傳多樣性分析.麥類作物學(xué)報,29:228-235薛秀莊.1993.小麥染色體工程與育種.石家莊:河北科學(xué)技術(shù)出版社楊文雄,楊芳萍,梁丹,何中虎,尚勛武,夏先春.2008.中國小麥育成品種和農(nóng)家種中慢銹基因Lr34/Yr18

的分子檢測.

作物學(xué)報,

34:1109-1113

精選課件AdmassuB,PerovicD,FriedtW,OrdonF.2011.Geneticmappingofthestemrust(Pucciniagraminisf.sptriticiEriks.&E.Henn)resistancegeneSr13inwheat(TriticumaestivumL.).TheorApplGenet122:643-648AkhunovED,GoodyearAW,GengS,QiLL,EchalierB,GillBS,Miftahudin,GustafsonJP,LazoG,ChaoS,AndersonOD,LinkiewiczAM,DubcovskyJ,LaRotaM,SorrellsME,ZhangD,NguyenHT,KalavacharlaV,HossainK,KianianSF,PengJ,LapitanNL,Gonzalez-HernandezJL,AndersonJA,ChoiDW,CloseTJ,DilbirligiM,GillKS,Walker-SimmonsMK,SteberC,McGuirePE,QualsetCO,DvorakJ.2003.Theorganizationandrateofevolutionofwheatgenomesarecorrelatedwithrecombinationratesalong