植物抗病基因研究进展.docx

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1、植物抗病基因研究进展摘要:植物抗病基因的研究是目前植物病理学科的热点及难点之一。近年来，通过基因工程技术培育抗病毒植物已经成为抵抗植物病毒的有效手段。本文简要讨论了近年来植物抗病毒基因工程的方法策略,并对植物抗病基因工程的研究取得的成绩、存在的问题及展望进行了简介。关键词植物病毒、抗病基因、基因工程、前景一、植物抗病基因工程原理植物抗病基因工程指的是用基因工程（遗传转化）的手段提高植物的抗病能力，以此获得转基因植物的方法。植物抗病基因工程主要包括：抗病及其他相关基因的分离和克隆、与合适的载体及标记基因构成适于转化的重组质粒、用不同的转化方法向受体植物导入重组质粒、筛选转化

2、因子并鉴定转基因植株。此外，还有一种可以获得抗病转基因植物的方法即把具有抗病能力的植物或微生物的DNA直接导入受体植物，从后代中筛选具有抗病能力的个体，经过稳定转化得到转基因抗病植株。植物病毒每年给世界各地的农作物生产造成严重损失，每年全世界的农作物因病毒侵害的损失数百亿美元，传统的防治方法已远远无法满足现代农业的生产要求。病毒侵染之所以复杂，在于一方面病毒的高突变率所致的植物抗病品种抗性丧失速度远高于常规植物抗病育种速度；另一方面病毒在隐症野生植物中的储存；第三，无亲缘关系的病毒复合侵染以及病毒侵染的持久性，特别是以线虫和真菌传播的植物病毒能在土壤中存活许多年。因此，在

3、适宜病毒介体生长的温度条件下，大面积连作缺乏抗病基因的植物，造成的经济损失会更高。Hamilton[1]于20世纪80年代初首先提出了基因工程保护的设想，在转基因植物中表达病毒基因组序列可能是防御病毒侵染的途径之一。近20多年来，基因工程的发展，为防治病毒病开辟了新途径。二、利用非病毒来源的基因策略1.植物自身基因介导的病毒抗性一些植物在病毒侵染的时会启动主动防御机制，最普遍最常见的主动防御机制就是通常所说的过敏反应，也就是那些最初被病原侵染点周围的细胞发生程序性死亡最终在病原最初侵染点周围形成坏死斑。如番茄中的Tm-1或Tm-2和Tm-22基因，马铃薯的Rx，Ry，烟草

4、中的N基因等等[2]。这类基因通常称为R基因。根据其抗性水平的不同还分为：真实免疫指病毒复制完全不能发生、阈下侵染指病毒的复制仅局限于受侵染的细胞。不管R基因是在模式植物还是在不同的作物品种中，所有的R基因编码的蛋白质分别具有富亮氨酸重复结构或丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶结构[3]。这些植物基因如何识别病原物或病原物的基因产物，以及因此而产生抗性的机理仍不清楚。姜国勇[4]研究小组通过对Tm-22基因转化体在不同启动子的调控下，对ToMV-2a毒株感染所表现的症状不同，说明启动子在Tm-22基因的抗病反应中具有非常重要作用。只有当携带无毒基因的病原携抗性基因的寄主互作是，二者才

5、表现不亲和性，既寄主表现抗病；其他情况下，二者均表现亲和，即寄主感病。基因对基因的观点已在包括真菌、细菌、病毒和线虫等植物病害的研究中得到广泛证明。利用植物自身编码的抗病毒基因策略，通过基因工程技术培育抗病品种能克服常规育种周期长的特点。但由于在自然条件下许多植物不存在抗性基因或者目的基因的分离和鉴定存在一定的难度，更重要的是自然界中病毒的繁殖突变速度是相当惊人的，只要其某个氨基酸发生了变异就能使病毒克服植物抗病毒基因的抗性。所以由于其复杂性利用植物自身的抗病毒基因的策略在植物抗病毒基因工程的研究中还不是主要的。2.PR蛋白基因病程相关基因介导的抗性这是一类当植物受病原物

6、侵染或其他因子的刺激、胁迫产生的一类蛋白质。PR蛋白根据分子生物学特性和血清学关系可分为5组，（PR1-PR5），其中PR-1与病毒抗性关系密切，其抗病机理可能是它们参与植物细胞壁抗侵染的作用，还有的认为这组PR蛋白可能是靠协调作用才能抵抗病毒。但至今，转PR蛋白基因的植物其抗性水平并不理想。3.潜在自杀基因将植物来源的毒素蛋白(如抗病毒蛋白等)基因克隆到某种病毒的启动子下游,再将这一重组体以反义形式克隆到植物表达载体中并转化植物。植物体内转录出包含病毒启动子与该病毒蛋白在内的复合物,但不会翻译表达有功能的活性毒素蛋白。然而,一旦该种病毒侵染植物，其体内已经转录出的反义R

7、NA会利用病毒酶系统转录出正义链的mRNA,mRNA再翻译表达则产生有功能的活性毒素蛋白,结果,病毒侵染了的细胞死亡而邻近的细胞不受影响。4.α、β干扰素基因它是一种小分子量蛋白，是脊椎动物在受病毒感染后分泌的一种蛋白，能结合在细胞膜上，形成抗病毒结构，它具有广谱抗性。三、利用病毒起源的基因介导的抗性策略1.利用病毒外壳蛋白基因介导病毒抗性外壳蛋白基因介导的病毒抗性是研究最早也是目前比较成功的抗病毒手段，该策略主要是将病毒的外壳蛋白基因进行体外克隆体外重组及构建表达载体然后将重组的基因转化到植物细胞内并得以表达从而使转基因植物