水稻抗白叶枯病基因Xa7的克隆研究
发布时间：2021-02-07 20:00
水稻抗白叶枯病基因Xa7是一个显性抗病基因,具有广谱、持久、高抗的抗性,并且在水稻全生育期都保持优良的抗性。对Xa7基因的克隆,将为阐明其调控的抗病分子机理打下坚实的基础,同时通过发掘其抗病功能,能够在水稻抗病分子育种中展现出重要的应用价值。通过对Xa7的定位区间内基因组序列进行分析发现,与其他水稻品种相比存在较大差别,序列较为复杂。无法通过图位克隆的方法将Xa7基因克隆。因此本实验室前期通过对含有Xa7基因的水稻品种镇恢084进行辐射诱变,筛选到在Xa7定位区间染色体缺失106 kb片段的感病突变体,与之前120 kb的定位区间有25 kb的重叠区,由此将Xa7定位在25 kb的区间内。为了克隆Xa7基因,本研究利用构建亚克隆载体的方法对Xa7基因进行进一步克隆。通过利用1个覆盖25 kb定位区间的阳性单克隆,通过PCR的方法获得覆盖这25 kb区间的四个亚克隆片段（P1、P2、P3、P4）,并将得到的片段连接到载体pCAMBIA1300上,构建了覆盖Xa7定位区间的4个亚克隆载体,然后将其转基因到感病品种中花11中。通过对转基因苗进行引物鉴定和对阳性转基因植株进行接菌PXO86验证...
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
植物对细菌抗性进化模型[22]
第一章文献综述7需要将内杆与内膜环相结合，并通过“套筒”状的结构来实现。针头会穿过病原物的细胞表面到达外界，在一些T3SSs中被SctA针尖复合体覆盖。尖端复合物有助于转运子SctE和SctB在宿主细胞膜上组装易位孔；这在细菌胞质和宿主细胞胞质之间建立了一个管道，从而实现效应蛋白的直接传递。针头的长度由SctP蛋白控制，SctU和SctW调节分泌层次，这是蛋白质底物分泌的时间顺序[38-41]。此外，许多分泌蛋白质需要同源伴侣来分泌[42,43]。一种有功能性的T3SS，包含基底体和针，也被称为“针复合体”，相当于鞭毛的弯钩基体复合物（HBB）。整个T3SS装置也被称为“注射体”(图1.2)。而效应蛋白最终将通过这个注射体侵染进入植物细胞，从而扰乱植物的防御系统。图1.2细菌三型分泌系统模式图[44]Figure1.2BacterialtypeIIIsecretionsystemsmodel1.2.3白叶枯病菌的相关效应因子根据结构和产物的不同，目前细菌的无毒基因可以分avrBs3/pthA家族和avrRxv/yopJ家族这两个家族，而发现的大部分的无毒基因都是属于avrBs3/pthA家族，因此也把avrBs3/pthA家族称为avr/pth家族或avrBs3家族[23]。同时研究发现pthA基因家族的结构与avrBs3基因家族的结构存在着很高的相似性，正是由于存在这种相似度，显示avrBs3/pthA家族成员中无毒基因和有毒性基因是并存的。
第一章文献综述9定位于植物细胞核[50]。而NLSs对于AvrBs3同系物的重要性也得到了证实，例如白叶枯病菌中的AvrXa7。事实上，AD的突变和缺失都会使蛋白质失去活性，并且AD部分地功能可以被单纯疱疹病毒VP16的异源AD所取代，这也证明了该结构域的功能重要性（图1.3）[1,51,52]。图1.3AvrBs3蛋白组成[1]Figure1.3CompositionofAvrBs3protein2水稻中抗白叶枯病基因2.1已克隆的抗白叶枯病基因据报道，目前国际挖掘鉴定的抗白叶枯病基因有40多个[53,54]。分析发现显性基因为主。这些水稻白叶枯抗病基因中，Xa1、Xa3/Xa26、Xa4、xa5、Xa10、xa13、Xa21、Xa23、xa25、Xa27和xa41(t)这11个基因已成功被克隆，并有相关报道[55,56]。这些已克隆的抗性基因中除了Xa1基因编码的蛋白是NB-LRR类型，其他抗病基因都编码很多不同类型的蛋白质，这表明水稻抗白叶枯病基因在功能上是变化多样的（如表1.1）。表1.1已克隆的11个水稻白叶枯病抗性基因Table1.1ElevenclonedriceblightresistancegenesGeneCommentsClassCognateElicitor/EffectorReferencesXa21Extracellular,membrane,andintracellulardomains;kinase;broadresistanceRLKAx21[57,58]
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国水稻白叶枯病菌致病型划分和水稻抗病育种中应注意的问题[J]. 陈功友,徐正银,杨阳阳,邹丽芳,朱勃. 上海交通大学学报(农业科学版). 2019(01)
[2]近30年国家和湖南省审定的水稻品种白叶枯病抗性分析[J]. 高杜娟,唐善军,陈友德,李友荣. 中国稻米. 2017(01)
[3]水稻抗病功能基因组研究进展[J]. 张海涛,王石平. 生命科学. 2016(10)
[4]水稻Xa1基因启动子的克隆及功能分析[J]. 牟少亮,官德义,林琳,赖燕,何水林. 植物遗传资源学报. 2012(05)
[5]中国杂交水稻白叶枯病抗性的遗传改良[J]. 章琦. 中国水稻科学. 2009(02)
[6]水稻白叶枯病抗性基因鉴定进展及其利用[J]. 章琦. 中国水稻科学. 2005(05)
[7]水稻白叶枯病抗性基因的研究与分子育种[J]. 翟文学,朱立煌. 生物工程进展. 1999(06)
本文编号：3022749
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
植物对细菌抗性进化模型[22]
第一章文献综述7需要将内杆与内膜环相结合，并通过“套筒”状的结构来实现。针头会穿过病原物的细胞表面到达外界，在一些T3SSs中被SctA针尖复合体覆盖。尖端复合物有助于转运子SctE和SctB在宿主细胞膜上组装易位孔；这在细菌胞质和宿主细胞胞质之间建立了一个管道，从而实现效应蛋白的直接传递。针头的长度由SctP蛋白控制，SctU和SctW调节分泌层次，这是蛋白质底物分泌的时间顺序[38-41]。此外，许多分泌蛋白质需要同源伴侣来分泌[42,43]。一种有功能性的T3SS，包含基底体和针，也被称为“针复合体”，相当于鞭毛的弯钩基体复合物（HBB）。整个T3SS装置也被称为“注射体”(图1.2)。而效应蛋白最终将通过这个注射体侵染进入植物细胞，从而扰乱植物的防御系统。图1.2细菌三型分泌系统模式图[44]Figure1.2BacterialtypeIIIsecretionsystemsmodel1.2.3白叶枯病菌的相关效应因子根据结构和产物的不同，目前细菌的无毒基因可以分avrBs3/pthA家族和avrRxv/yopJ家族这两个家族，而发现的大部分的无毒基因都是属于avrBs3/pthA家族，因此也把avrBs3/pthA家族称为avr/pth家族或avrBs3家族[23]。同时研究发现pthA基因家族的结构与avrBs3基因家族的结构存在着很高的相似性，正是由于存在这种相似度，显示avrBs3/pthA家族成员中无毒基因和有毒性基因是并存的。
第一章文献综述9定位于植物细胞核[50]。而NLSs对于AvrBs3同系物的重要性也得到了证实，例如白叶枯病菌中的AvrXa7。事实上，AD的突变和缺失都会使蛋白质失去活性，并且AD部分地功能可以被单纯疱疹病毒VP16的异源AD所取代，这也证明了该结构域的功能重要性（图1.3）[1,51,52]。图1.3AvrBs3蛋白组成[1]Figure1.3CompositionofAvrBs3protein2水稻中抗白叶枯病基因2.1已克隆的抗白叶枯病基因据报道，目前国际挖掘鉴定的抗白叶枯病基因有40多个[53,54]。分析发现显性基因为主。这些水稻白叶枯抗病基因中，Xa1、Xa3/Xa26、Xa4、xa5、Xa10、xa13、Xa21、Xa23、xa25、Xa27和xa41(t)这11个基因已成功被克隆，并有相关报道[55,56]。这些已克隆的抗性基因中除了Xa1基因编码的蛋白是NB-LRR类型，其他抗病基因都编码很多不同类型的蛋白质，这表明水稻抗白叶枯病基因在功能上是变化多样的（如表1.1）。表1.1已克隆的11个水稻白叶枯病抗性基因Table1.1ElevenclonedriceblightresistancegenesGeneCommentsClassCognateElicitor/EffectorReferencesXa21Extracellular,membrane,andintracellulardomains;kinase;broadresistanceRLKAx21[57,58]
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国水稻白叶枯病菌致病型划分和水稻抗病育种中应注意的问题[J]. 陈功友,徐正银,杨阳阳,邹丽芳,朱勃. 上海交通大学学报(农业科学版). 2019(01)
[2]近30年国家和湖南省审定的水稻品种白叶枯病抗性分析[J]. 高杜娟,唐善军,陈友德,李友荣. 中国稻米. 2017(01)
[3]水稻抗病功能基因组研究进展[J]. 张海涛,王石平. 生命科学. 2016(10)
[4]水稻Xa1基因启动子的克隆及功能分析[J]. 牟少亮,官德义,林琳,赖燕,何水林. 植物遗传资源学报. 2012(05)
[5]中国杂交水稻白叶枯病抗性的遗传改良[J]. 章琦. 中国水稻科学. 2009(02)
[6]水稻白叶枯病抗性基因鉴定进展及其利用[J]. 章琦. 中国水稻科学. 2005(05)
[7]水稻白叶枯病抗性基因的研究与分子育种[J]. 翟文学,朱立煌. 生物工程进展. 1999(06)
本文编号：3022749
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