课题批准号：30760132 课题类别：国家自然基金 学科分类：植物学 课题负责人：赵君,教授,内蒙古农业大学 主要成员：张之为、娜仁、赵燕、张晓萝 疫霉属真菌（Phytophthora de Bary）是一类世界性分布的病原菌,寄主范围十分广泛,给农业带来严重损失。由致病疫霉菌（P.infestans） 引起的马铃薯晚疫病,在世界范围内每年对马铃薯生产造成的损失高达6.7亿美元;大豆疫霉菌（ P.sojae） 引起的大豆疫霉根腐病,在世界范围内每年对大豆生产造成的损失高达1.0-2.0亿美元;橡树疫霉菌（ P.ramorum）引起的橡树猝死病,是一种传染性极强的新病害,已经导致美国和英国近十万颗棵橡树死亡。据统计,我国平均每年由晚疫病菌造成的经济损失高达80亿人民币。 在大豆疫霉病原菌中与抗病基因相对应的Avr基因,可以通过产生效应子蛋白与植物抗病蛋白相互作用,激活植物免疫系统抵抗病菌侵染。目前在大豆疫霉菌中已克隆了6个的Avr无毒基因,分别是Avr1a, Avr1b , Avr3a/5 , Avr3b , Avr3c 和 Avr4/6。因此,对于Avr基因的克隆有非常重要的实用价值,它有助于抗病育种、可有助于病原菌检测和病害的防控等。 植物细胞内有一类特有的小G蛋白称为 ROPs（Rho-related GTPase from Plant）,它和哺乳动物中的Rac有极高的同源性。近年来,在水稻,豌豆,烟草,玉米和大麦中的研究结果已经证明ROP-GTP酶在植物防卫反应体系的建成过程中具有十分重要的作用。因此认为ROP-GTP酶在马铃薯的防卫反应体系的建成过程中也发挥着重要的作用。 通过本项目研究,利用筛选候选Avh基因方法克隆了P.sojae无毒基因Avr1d和Avr1c,采用遗传作图分析确定了Avr1d与Avh6为共分离的。利用叶盘法建立马铃薯再生体系。克隆并获得马铃薯小G蛋白StRac1,并分析其蛋白水平的功能域组成。通过对马铃薯抗感品种紫花白和夏坡蒂在接种晚疫病菌前后活性氧产生的速度和活性氧量的积累以及抗病信号路径中重要蛋白在转录水平的变化,解析马铃薯抗病品种紫花白抗晚疫病菌的机制。利用瞬时表达和稳定表达的方法,研究马铃薯小G蛋白StRac1在马铃薯防卫反应建立过程中的作用,证明StRac1通过调控NADPH oxidase 的活性进而调节H2O2的水平达到提高马铃薯的抗性水平。 今后将进一步的丰富StRac1在马铃薯抗逆信号转导路径中可能的功能。确定StRac1上下游的重要的调控元件,从而为后续的马铃薯抗逆奠定坚实的理论基础。 主要研究成果： 1 Ren Na, Zhiwei Zhang, Xiaocong Yu, Xiaoluo Zhang, Fan Yang, Jun Zhao. ROS and salicylic acid （SA） play roles on the resistance establishment of the potato cultivar Zihuabai to Phytophthora infestans. Journal of Plant Diseases and Protection. 2012, 119 （5/6）： 191-199。 2 Ren Na, Dan Yu, B. Patrick Chapman, Yun Zhang, Kuflom Kuflu, Ryan Austin, Dinah Qutob, Jun Zha2, Yuanchao Wang, Mark Gijzen. Genome Re-Sequencing and Functional Analysis Places the Phytophthora sojae Avirulence Genes Avr1c and Avr1a in a Tandem Repeat at a Single Locus. PLOS ONE. 2014, 9（2）： e89738。 3 Ren Na, Dan Yu, Dinah Qutob, Jun Zhao, Mark Gijzen. Deletion of the Phytophthora sojae Avirulence Gene Avr1d Causes Gain of Virulence on Rps1d MPMI. 2013, 26（8）： 969-976。 4 Ren Na, Mark Gijzen. Escaping Host Immunity： New Tricks for Plant Pathogens. PLoS Pathog. 2016, 12（7）： e1005631。 5 Zhiwei Zhang, Fan Yang, Ren Na, Xiaoluo Zhang, Shuqing Yang, Jing Gao, Mingshou Fan, Yan Zhao, Jun Zhao. AtROP1 negatively regulates potato resistance to Phytophthora infestans via NADPH oxidasemediated accumulation of H2O2。 BMC Plant Biology. 2014, 14：392。 正文内容： （1）课题研究的指导思想、理论基础 （2）课题研究的主要内容和研究方法 （3）课题研究取得的主要成果（主要结论、有何新的论点、较前有哪些突破性进展等） （4）研究成果推广的范围 （5）研究成果取得的社会效益 （6）主要研究成果目录（成果名称、形式、字数、出版单位或发表刊物名称、出版或发表日期） （7）该研究领域尚待进一步研究的主要理论与实际问题