水稻条纹叶枯病由灰飞虱传播的发生严重的病毒病，近几年来该病在诸暨市发生面积不断扩大，发病程度越来越重，对水稻安全生产构成重大威胁。抗性品种选育推广是防治条纹叶枯病最经济有效的措施，为此，我们对诸暨市引种试验的晚粳糯新品种（系）和在本市进行的全省联合检验的晚粳糯新品种（系）系，进行了条纹叶枯病田间自然发病的抗性测定，现将结果报告如下：分4组处理。第一组本地引进试种品种，E44、杂2、杂1、杂3、杂4、杂5、浙粳22、E8、F104、加优04-1、加优06-1等11个新品种，以甬优1号作对照品种；第二组12个全省联合检验品种（系）（简称联检），春优59、05G354、浙优2611、春优658、05G361、浙优0630、春优6172、05G227、嘉花一号、A/XR155、05G290、嘉优06-2、八优158、秀水63（对照）等13个品种；第三组作苗情观察，浙糯5号、春江糯2号、浙粳22、春江026、春江026、加优06-1、加优04-1、秀优5号、加优1号、E8、甬优2号、甬优1号等12个本地推广品种；第四组全省展示品种，秀水63、E8、浙粳22、秀水09、秀优5号、春江026、浙优9号、加乐优2号、甬优5号、加优1号等10个品种。由迁入试验小区的灰飞虱自然传毒接种。引种品试和联检在江藻镇陈潘村进行，每个品种重复3次种植，随机区组排列，5月30日播种，6月24日移栽，小区面积13.3m2，株行距品试为23.3cm×20cm，联检为30cm×16.7cm。苗情品种分别在江藻镇陈潘村和浣东街道泰南村种植作两地观察，5月30日播种，6月25日移栽，小区面积陈潘村100m2，种植2352丛，泰南村20m2，种植516丛。展示品种分别在王家井镇楼许村和枫桥镇择墅下村两地种植，每个品种种植667m2以上，择墅下点在5月22～23日播种，6月18～20日移栽，楼许点6月2～3日播种旱地育秧，6月18日左右移栽。所有处理除条纹叶枯病没有进行专门预防外，其他病虫均进行常规防治，每个试验或观察区肥水管理基本一致。8月下旬水稻未抽穗时调查；调查数量为，品试或联检试验及苗情观察的品种全小区调查，展示品种每块田调查500丛，记载发病丛数、株数和5丛的苗数。计算丛发病率和株发病率，并作统计分析。引种试验品种和联检品种的条纹叶枯病发生况调查结果见表1和表2。引种试验品种中的E44、E8、F104、杂5等没有条纹叶枯病的发生，与其他品种相比达显著或极显著差异，而杂1、加优06-1、浙粳22、杂4和加优04-1等品种的丛发病率和株发病率分别在1%和0.2%以上，浙粳22和加优04-1发病程度最重，对照品种甬优1号发病最轻。联检品种中代号1、2、3号和8号没有条纹叶枯病发病，代号9、10、11、12号丛发病率和株发病率分别在1%和0.2%以上；另外，丛发病率在1%、株发病率在0.2%以上的还有代号4号和7号。联检品种中除代号10发病程度重，与其他品种比较有显著性差异外，其他品种间差异不显著。苗情点品种条纹叶枯病抗性测定结果见表3。在两地种植都没有发生条纹叶枯病的有E8，而丛发病率和株发病率分别在1%、0.2%以上的品种有浙糯5号、春江糯2号、加优06-1、加优04-1和加优1号，其中春江糯2号发病最重，与E8比较有显著差异，但与其他品种间无显著差异；秀优5号丛发病率1%、株发病率0.2%。品种平均发病丛发病率（%）株发病率（%）E440.00cB0.000cD杂20.86bAB0.210bBCD杂11.05abA0.257bABC加优06-11.05abA0.140bcCD浙粳221.63aA0.407aABE80.00cB0.000cD杂30.09cB0.009cD甬优1号0.09cB0.018cD杂41.21abA0.257bABCF1040.00cB0.000cD杂50.00cB0.000cD加优04-11.48abA0.427aA表1 引种试验品种条纹叶枯病发生情况表（浙江诸暨，2005～2006）品种代号平均发病丛发病率（%）株发病率（%）10.00bA0.000bB20.00bA0.000bB30.00bA0.000bB40.79abA0.340bAB50.00bA0.000bB60.32bA0.097bB70.95abA0.207bAB80.00bA0.000bB91.27abA0.510bAB101.90abA1.227aA111.11abA0.207bAB121.43abA0.253bAB130.48abA0.050bB表2 联检品种条纹叶枯病发生情况表 （浙江诸暨，2005～2006）品种丛发病率（%）株发病率（%）陈泮点泰南点平均陈泮点泰南点平均浙糯5号0.461.931.195aA0.080.410.245abA春江糯2号0.565.232.895aA0.150.780.465aA浙粳220.38—0.380.075—0.075春江026选0.04—0.040.007—0.007春江0260.17—0.170.016—0.016加优06-10.173.41.785aA0.0240.520.272abA加优04-10.531.871.2aA0.430.340.385abA秀优5号1.020.940.98aA0.240.160.20abA加优1号0.852.641.745aA0.130.420.275abAE8000.00aA000.00bA甬优2号0.510.340.425aA0.0760.030.053abA甬优1号0.170.0850.128aA0.0180.0290.024abA表3 苗情点品种条纹叶枯病发病情况（浙江诸暨，2005～2006）展示点品种抗条纹叶枯病测定结果见表4。在展示的10个品种中，E8在两地都没有发现病苗，丛发病率1%、株发病率0.2%以上的品种有浙粳22、秀水09、春江026和加优1号，这4个品种在两地都有发病，择墅下点重于楼许点；而秀优5号、浙优9号、加乐优2号和甬优2号在枫桥择墅下点均有发病，分析发病程度差异的原因可能与播种时间和方式不同有关。品种丛发病率（%）株发病率（%）楼许点枫桥点平均楼许点枫桥点平均秀水630.20.60.4aA0.010.060.035aAE8000.0aA000.000aA浙粳2212.81.9aA0.120.630.375aA秀水091.23.22.2aA0.170.560.365aA秀优5号010.5aA00.140.07aA春江02622.22.1aA0.240.490.365aA浙优9号01.20.6aA00.290.145aA加乐优2号00.60.3aA00.070.035aA甬优5号00.20.1aA00.040.02aA加优1号0.63.82.2aA0.121.210.665aA表4 展示品种发病情况调查表（浙江诸暨，2005～2006）从多点试验可以看出，多数晚粳糯品种（系）不抗条纹叶枯病，只是发病程度有轻重而异，而E8在多点调查或试验中都没有发现条纹叶枯病的发生，从种质资源看它是一个籼粳交品种，2006年浙江诸暨市进行较大面积示范种植，显示出产量较高、品质较优、抗病性较好、但耐肥能力较差的特性，具有一定的推广价值。其他如E44、F104、杂5等也有较好抗病表现。调查观察表明，甬优6号和甬优8号没有发生条纹叶枯病，甬优系列的其他品种发病也较轻，如甬优1号、甬优2号、甬优5号，几年调查结果趋势基本一致。但是秀优5号、加优1号和秀水09等品种，对条纹叶枯病比较容易感染，且发病程度较重，对这些品种种植区，条纹叶枯病的防范要采取更加严格的措施。

基因表达是基因在生物体内转录、翻译以及所有加工的过程，在真核生物中，约有10万个基因，而表达的基因只占基因组的15%左右，了解不同条件下细胞内基因表达的变化，可以帮助我们了解控制生命过程的机理[13]。对于植物来说，在植物不同的发育阶段和不同的环境条件下，基因的时空表达受到严密的调控。当植物受到病原物，如细菌、真菌、病毒、线虫等的侵袭时，植物体内存在防御机制，诱导相关基因表达，或者诱导相关基因表达量增加，产生次生代谢产物或表达抗性基因，从而抵御病原物的侵袭。因此研究植物基因表达变化水平对于揭示植物抗感病机理有重要的意义。在人类控制植物病虫害的措施中，抗病虫转基因植物是其中的重要手段之一，这样可以减少农药的使用，减少对环境的污染，并且符合可持续发展农业的要求，而基因表达分析又是其中必不可少的一步。它可以检测抗病虫基因能否高效的表达，以及能否在特定的发育阶段或者特定的组织器官中表达。基因表达研究方法有Northern杂交法、表达序列标签、mRNA差别显示技术、基因表达的系列分析方法和基因表达芯片等，本文对主要基因表达研究方法在植物病理学上的应用进行了简单概述。Northern杂交技术是用于测定真核生物RNA样品中特定mRNA分子的量和大小以及估计其丰度的技术，是研究基因转录产物的重要手段[14]。Northern杂交技术是在Southern技术的基础上建立起来的，具体的步骤是首先从要研究的组织或细胞中分离完整的mRNA，然后将RNA根据大小用变性琼脂糖凝胶电泳分离，再通过毛细管作用或负压法装置使RNA条带转移到纤维膜上，进行必要的处理后，用固相RNA与探针分子杂交，对特异结合的探针分子的图象进行检测、捕获和分析[15]。这种方法具有较高的特异性，主要是应用于检测特异rnRNA，以分析已知基因的表达情况。李子银等[16]根据已知植物抗病基因的保守区域设计引物，从抗稻瘟水稻品种窄叶青8号第一链cDNA和基因组DNA中扩增出3个与植物抗病基因同源的序列，利用Northern杂交技术，显示其中一个基因在水稻叶片、幼茎和根中均有转录。程志强等[17]利用已知的植物R类基因保守结构域，设计简并引物作为随机引物，分析水稻愈伤组织受白叶枯病菌诱导的mRNA表达丰度差异，获得3个差异片段。Northern杂交结果证实该片段受白叶枯病菌诱导表达，且在抗性品种中的诱导表达明显强于感病品种的诱导表达。黄萱等[18]根据已知植物抗病基因的保守结构域设计引物，从抗锈病小麦品种西农88基因组DNA扩增触3条与植物抗病基因同源的序列，通过Northern杂交表明其中一个同源序列在小麦中受水杨酸调控，属于诱导型表达的抗病基因。表达序列标签（EST）技术是由Adams等[1]提出的。典型的真核基因mRNA是由5’帽子，5’-UTR，编码区，3’-UTR，3’polyA尾巴五部分组成，其中5’-UTR和3’-UTR对基因具有特异性，3’或5’端的一段序列就可以表示在某种条件下基因的表达情况[19]。表达序列标签即在不同的组织构建的cDNA文库中，随机挑选不同的克隆，进行克隆的部分测序从而产生的cDNA序列。目前，已经建立了大量的EST数据库，可以根据不同时间，不同处理、不同组织，不同条件下EST数据的比对，鉴别特异表达的基因。但是，此技术对实验室的仪器、测序、经费等要求高。马金彪等[20]利用EST技术构建条锈菌诱导的小麦叶片cDNA文库，通过序列分析，了解小麦与条锈菌互作过程中表达的基因，为从分子水平揭示寄主与病原菌亲和互作机理奠定了理论基础。mRNA差别显示技术，又称差示反转录PCR（differential display of reverse transcriptional PCR），简称DDRT-PCR，它是将mRNA反转录技术与PCR技术二者相互结合发展起来的一种RNA指纹图谱技术。几乎所有的真核基因mRNA分子的3’末端都带有poly（A）尾巴，在RNA聚合酶的作用下，以mRNA为模板，以oligo（dT）为引物合成出cDNA链[21]。此技术的优点在于简单方便、灵敏度高，但同时它也存在局限性，如：假阳性比例高，可达50%～70%；扩增的片段分子量比较小；工作量大等[13]。mRNA差别显示技术最初是为动物研究设计的，但是从其原理来看，在植物基因表达的研究上也存在很大的潜力，可以应用于植物抗病基因的表达研究上，研究发现，抗病基因中很多都是多基因家族，这样的多基因家族在抗、感病品种中都存在，只是其中的成员有所不同，有的基因缺失，这可能就是造成抗病品种抗病、感病品种感病的原因。所以，可以应用mRNA差别显示技术分析比较抗病品种和感病品种的差异表达的基因，从而进行进一步的分析。黄旭等[22]通过外源DNA浸泡幼胚将普通野生稻（Oryza rufipogen）抗稻瘟系YD1005总DNA导入受体粳稻寒丰S（Oryzasativa ssp.japonica）育成一抗稻瘟病变异株（D1代），利用mRNA 差别显示技术分离得到一个原品种中没有的与抗稻瘟病相关的一个cDNA。饶志明等[23]人利用mRNA差别显示技术对水稻感病品系G71受苯并噻二唑诱导3天的应答反应进行分析，从抗病及其相关基因保守结构域设计的10个引物组合的反应中获得11个受BTH诱导的cDNA差异片段，进一步利用Northern杂交证实其中一个阳性片段的表达受BTH和稻瘟病菌的诱导。由于差别杂交技术、mRNA差别显示技术各有缺点，不能够提供全面的表达分析图谱，不能够全面系统的分析基因转录组。因此，在此基础上，1995年Velculesue等[2][3]描述了一种基因表达的序列分析技术（SAGE），该技术能快速详细的分析成千上万个转录子，能够全面的对基因组的表达进行分析，而无须依赖以前的转录信息。在一个转录物中，可以找到一段特异的序列，这个特异的序列就可以代表这个转录物，该序列即转录序列标签（SAGE标签），一般为9～10bp；SAGE 标签经随机连接、扩增并集中在1个克隆中测序，标签重复出现的次数代表该转录物的拷贝数。根据其占总标签数的比例即可分析出其所对应的编码基因的表达频率。SAGE是分析诱导表达的抗病基因的一种有效的方法，Matsumara等[4]应用SAGE 技术研究水稻在白粉病菌侵染后基因表达的整体变化，旨在发现与稻瘟病抗性相关的新基因；Mitchell 等[5]利用SAGE 方法对水稻与稻瘟病菌之间相互识别及病理反应进行全基因组分析，以了解与病原菌致病力和寄主抗性相关的基因。Mysore 等[6]以番茄为材料，分析了不亲和的植物病原菌互作过程中经诱导产生或被抑制的基因表达图谱。基因芯片技术最早是由Fodor[7]等提出的，基因芯片是一种用于合成和分析生物分子的微型装置。其原理是指是指将大量生物讯息密码，以预先设计的方式固定在玻片、硅片、塑料和尼龙膜等固相载体上组成的密集分子阵列。微阵列在一定条件下进行生化反应，反应结果用化学荧光法、酶标法、同位素法显示，再用扫描仪等光学仪器进行数据采集，最后通过专门的计算机软件进行数据分析[8]。微阵列芯片主要有两种：基于寡核苷酸微阵列芯片和基于cDNA 片段的微阵列芯片。虽然寡核苷酸阵列芯片的检测灵敏度高，可检测出一个碱基的错配，但寡核苷酸芯片的制作是基于DNA 序列已知的基础上，而cDNA 片段可以来自序列未知的cDNA 克隆、EST 克隆，隐含的基因组克隆，或已知的基因组序列的扩增ORFs [24]。因此，基因表达芯片技术是一种高通量的对两种组织或细胞基因表达进行检测和分析的方法。该方法并且克服了核酸杂交技术的操作繁杂、自动化程度低、操作序列数量少、检测效率低等问题[19]。Whitham等[9][25]通过使用微阵列技术，对不同种RNA病毒对易感的拟南芥基因表达的影响进行了研究，结果发现，不同种RNA病毒在易感植物宿主中诱发相同的反应，此研究有利于深入理解RNA病毒致病机理。在遗传上有显著差异的植物病原菌Xylellafastidiosa（Xf）的菌株导致了许多种植物病害，在全世界造成了巨大的经济损失。Nunes 等[10]以Xf 9a5c 菌株（导致柑橘花斑缺绿症）的基因组为参照，使用以微阵列技术为基础的方法，比较了12 个Xf 分离菌株，并对菌株间的基因组组成差异进行全面的评价。定量RT-PCR技术是在反转录和定量PCR的基础上发展起来的一种检测特定基因表达量的技术，可以根据PCR扩增产物的量确定目的基因的表达水平[26]。包括相对定量RT-PCR，竞争性定量RT-PCR、比较定量RT-PCR 和实时定量RT-PCR[27]。朱建裕等[28]根据番茄环斑病毒（ToRSV）各株系RNAⅠ聚合酶基因的保守序列，设计并合成1对引物和1条Taqman荧光探针，建立了对ToRSV的实时荧光RT-PCR检测方法。Chang JH等[11]根据番茄Pto基因家族的序列，设计特异性引物，应用RT-PCR技术，验证了Pto基因家族成员在抗感病番茄中的表达情况，结果发现Pto基因家族成员LescFen、Lescpth2和Lescpth5在感病番茄Rio Grande 76S中表达，Pto、Fen、Lpimpth2和Lpimpth5在抗病番茄Rio Grande 76R中表达。Gene calling是Shimkets等[12]人于1999年提出的，该技术受专利保护（USPYO5871697和USPYO5972693）。主要分为三步：①限制内切酶双酶切②加接头③PCR扩增，并对每个片段回收测序，测序结果数据库比对。具体步骤如下：合成双链cDNA，限制内切酶双酶切，对酶切产物加接头，然后用接头特异性的引物进行PCR扩增，引物分别用生物素和FAM标记，扩增产物毛细管电泳分离，并对每个片段回收测序，测序结果数据库比对。它可以对同一位点的基因表达种类和表达丰度进行分析[29]。此技术的应用有以下几个方面：①确定新的、稀少的表达基因；②当植物受到病原物侵袭时，可以快速检测到特异表达的基因；③可以利用比较基因组学比较种间基因差异，从而确定基因功能；④可以敏感地确定基因表达的微量变化等。另外，还有一些基因表达研究方法，如差异杂交，但仅适用于基因组基因组复杂程度较低的基因组，如酵母；S1核酸酶保护分析法间接的检测mRNA，适用于基因调控方面的研究，但是费时费力费用高；噬菌斑原位杂交可以分离cDNA中的目的基因，但费用较高；基因表达指纹技术，它采用酶切代替了PCR扩增，所获结果含有一定的编码信息，但是仅能得到高表达的基因，并且受电泳技术限制。在植物病理学研究领域，基因表达分析技术已经广泛的应用于病原菌的检测、转基因植物的检测、植物病原物互作机理的研究以及植物抗病信号转导研究等方面，使植物病理学研究者根据不同时期基因表达的变化，揭示植物抗感病机理、防治病虫害的发生以及选育植物抗病品种。虽然目前还有一些问题需要解决，但是相信随着各种基因表达研究方法的不断完善和改进，在植物病理学研究上将会有越来越广泛的应用。

稻曲病Usitilaginoidea vriens是影响水稻产量及品质的重要穗部病害。稻曲病厚垣孢子可以侵染水稻，引起稻粒发病[1，2]。陈永坚[2]用室内越冬的厚垣抱子接种水稻种子、芽鞘、苗期叶片、秧苗根系，穗苞均可引起稻曲病的发生，说明稻曲病很有可能在种子萌发或插秧时已侵染水稻，水稻生长后期穗部发病，是一种系统性侵染病害。也有研究认为稻曲病不是系统侵染的病害[3，4]。为进一步明确稻曲病的侵染方式问题，有必要用更严谨的试验加以研究，为稻曲病的防治及抗源筛选提供的理论指导。于2007年8月1日在湖北省宜昌市远安县莲花镇进行套袋试验。莲花镇海拔510m，峡谷地貌，7、8月份日平均温度低于30℃，8月份降雨量超过212mm，是稻曲病的重要疫区，田间累积了大量的厚垣孢子。供试水稻品种为“粤优938”，在水稻圆杆拔节期，用40cm×10cm的纸袋套住单株水稻，以避免田间厚垣孢子的自然侵染，套袋共计68穗，于水稻乳熟期回收套袋稻穗并逐一检查稻曲病的发病情况。1.2.1 供试菌源 将4℃保存的2006年中稻“粤优938”上采集的稻曲球粉碎后，用2%的蔗糖溶液配置为厚垣孢子悬浮液A，置于28℃的培养箱（LRH-250型，广东省医疗器械厂）中保存24h备用；将2007年采集的早稻“金优402”上的稻曲球，粉碎后用2%的蔗糖溶液配置为厚垣孢子的悬浮液B，过滤后加入少量土温-20，在涡漩振荡器上振荡5分钟，在28℃条件下保存24h。以上厚垣孢子悬浮液在100×显微镜下一个视野内有约1000个厚垣孢子。1.2.2 供试水稻 2007年5月9日将水稻种子“粤优938”在自然日光下暴晒8h后用杀菌剂浸泡72h，然后置于培养皿（φ=9cm）内在28℃培养箱（LRH-250型，广东省医疗器械厂）中催芽，72h后播种育苗，2007年6月8号移栽插秧。1.2.3 方法 试验地点位于湖北省农科院网室内，网室周边农田环境中没有稻曲病疫情发生。试验用土壤经200℃电热鼓风干燥箱（HN101-1型，南通沪南科学仪器有限公司）灭菌1h后，分装入瓷盆（φ=25cm，h=32cm）中备用，瓷盆置于聚乙烯薄膜棚（长×宽×高=4×3×1.5m）内，棚顶敞开，用遮阳黑网覆盖。供试水稻做作以下处理：1）种子带菌：经消毒后的种子催芽时用少量厚垣孢子液A浸泡，2007年6月8日移栽入装有无菌土的瓷盆中。2）根部带菌：年6月8日插秧时，用清水洗净秧苗根部，在厚垣孢子液A中浸泡8h后移栽入装有无菌土的瓷盆中。3）穗期接种：2007年9月4日下午6时，将处于破口或杨花初期的水稻用手提猴头喷雾器在穗部喷雾接种厚垣孢子液B，喷雾后用聚乙烯薄膜将稻穗封闭保湿48h。4）不做任何接种处理。以上每处理2个瓷盆，每瓷盆内3兜水稻，分蘖后期每瓷盆内水稻有30～40株。水稻生长期正常管理，同时在水稻孕穗期以后，每天喷水两次，保持环境的湿度，同时观察记录稻曲病的发病情况。田间套袋试验结果：在水稻乳熟期回收的68个套袋稻穗中发病稻穗有38个，病穗率为55.9%，按照唐春生[5]的病情分级标准，病情指数为24.58。网室盆栽试验结果：在水稻灌浆初期，浸根处理的水稻首先发病，稻粒内外颖壳接缝处出现白色的菌丝团，逐渐长成白色球状物，形成稻曲球，4d后露出黄色的厚垣孢子，厚垣孢子颜色由鲜黄色逐渐转暗。浸根处理发病一个星期后种子带菌及喷雾接种处理都开始出现稻曲球。种子带菌、根部带菌及破口期喷雾接种带菌的病穗率分别为：25.0%、1.6%、5.8%。王国良[1]认为稻曲病厚垣孢子主要在水稻破口前1～4天至破口时从水稻柱头侵入引起发病。本次田间套袋试验中，在水稻圆秆拔节期用纸袋隔离了田间厚垣孢子的自然侵染，但后期调查病穗率仍高达55.88%，说明稻曲病厚垣孢子在水稻生长早期可能已被上年累积在田间的厚垣孢子侵染。在网室试验中对土壤及种子都进行了严格消毒，土壤中无自然存在的稻曲病厚垣孢子；试验中对照没有发病排除了种子自身带菌的情况。在水稻育秧及移栽以后的生长阶段都实施了隔离措施，避免了未知自然侵染对结果的干扰。试验中无论是水稻营养生长期还是生殖生长期接种，在水稻生长后期都出现了稻曲病粒，而且试验结果以厚垣孢子接种水稻种子的发病率最高，进一步说明了厚垣孢子在水稻生长早期侵染的可能性。试验中接种水稻种子所用的厚垣孢子源于2006年的中稻稻曲病粒，穗部接种菌源是2007年早稻病粒，说明上茬水稻上的稻曲病厚垣孢子可能是田间的重要侵染源。以上两试验结果表明稻曲病厚垣孢子侵染水稻的方式至少包括两种：1）系统侵染：土壤中或依附于种子表面的厚垣孢子，在水稻种子萌发初期侵入水稻胚内或在插秧时侵染水稻根部，灌浆期出现穗部病症；2）局部侵染：在水稻孕穗期，直接侵染穗部，灌浆期发病，而且以系统侵染为主要侵染方式。因此郭荣华等根据水稻穗部接种的结果及王国良的试验结论认为稻曲病不是系统侵染病害值得商榷。王疏等[6]用Nested PCR方法成功检测出水稻生殖生长期稻曲病在植株茎秆、穗部的分布特征，为研究稻曲病的侵染提供了分子生物学方法。故对于本次试验中水稻材料，可以用分子生物学手段检测水稻不同生长期稻曲病菌在水稻根部、茎秆、叶片及穗部的分布情况从而进一步明确稻曲病的侵染方式。

Keywords:Magnaporthe grisea;pathogenicity;T-DNA insertional mutants;gene function稻瘟病菌[Magnaporthe grisea（Hebert）Barr.，无性世代为Pyricularia grisea（Cooke）Sacc.]侵染水稻引起的稻瘟病是水稻“三大病害”之一[1，2]，严重限制世界水稻产量，但迄今为止对其致病性及其变异的机制了解得仍然不够透彻。已知水稻与稻瘟病菌之间的特异性互作，符合Flor提出的“基因对基因”关系假说[3]。对稻瘟病菌无毒基因的研究，将有助于进一步了解稻瘟病菌致病性变异的机制以及水稻与稻瘟病菌之间分子水平特异性互作的机制。目前，通过遗传分析或分子标记技术，已鉴定了至少30个稻瘟病菌无毒基因[4～7]，其中仅有5个无毒基因（PWL1、PWL2、AVR1-CO39、AVR-Pita、ACE1）被克隆[8～12]。此外，稻瘟病菌的侵染过程是一个错综复杂的循环过程，涉及一系列形态结构与生理生化的变化，故而除了无毒基因之外，与稻瘟病菌致病过程有关的基因的研究也是研究者关注的焦点，目前已经克隆和分析了包括MPG1，CPKA1，PTH11，PMK1，MPS1，MAGB，MAC1，PDE1，PSL1，TPS1等40余个参与稻瘟病菌生活史各个阶段的功能基因[13，14]。稻瘟病菌基因组全序列测定已经完成[15]，伴随着生物信息学的飞速发展，进一步以功能基因组学的研究方法从全基因组水平研究水稻与稻瘟病菌之间特异性互作的分子机制、诠释关键基因的功能已经成为解决持久抗瘟问题的关键所在。本研究正是通过接种筛选本实验室已建成的稻瘟病菌菌株FJ95054 B T-DNA插入突变体库，获得致病性变异稳定的突变体，运用TAIL-PCR方法获得了突变体被T-DNA标记的侧翼序列，并通过一系列表型分析、分子生物学实验及生物信息学分析初步分析了T-DNA插入区域的基因功能，为进一步获得相关病菌小种的无毒基因或与致病性相关的基因奠定良好的基础。稻瘟病菌菌株FJ95054B，是本研究的野生型对照菌株，由本实验室从福建田间单孢分离得到的菌株；供筛选的突变体菌株，是随机从本实验室已建成的稻瘟病菌菌株FJ95054B T-DNA插入突变体库中抽取的。供接种筛选的水稻品种CO39近等基因系：C101LAC Pi-1（t）、C101A51 Pi-2（t）、C104PKT Pi-3（t）、C101PKT Pi-4a、C105TTP-4L-23 Pi-4b及感病对照CO39，由国际水稻研究所提供。稻瘟病菌菌株的活化、扩大培养及产孢方法参照王宝华等[16]，育苗及接种方法参照张学博等[17]。接种后8～10 天，采用目测法调查并记载各品种水稻叶片上的病斑反应型。病斑反应型的记载标准参照Valent等[18]的方法，具体分级标准如下：0级：无病斑；1级：只有针尖大小的褐色斑点（病斑直径可达0.5cm）；2级：直径约0.5～1mm褐色病斑，病斑有明显黄褐色中心；3级：直径约为2mm的褐色眼状病斑，中央灰色，边缘褐色；4级：长约3～4mm中等大小的灰色梭形病斑，边缘褐色；5级：病斑达到最大（CO39的眼状病斑最长约为5mm），甚至多个病斑连片，叶枯死，如出现暗绿色急性病斑或叶节瘟也属于这一类型。其中，0～2级记为抗病反应，3～5级记为感病反应。参考李宏宇方法[19]，观察所获得突变体的形态特征及其生长发育过程，记录菌落直径、产孢量、孢子萌发率、附着胞形态和形成率以及洋葱表皮侵入情况。稻瘟病菌基因组DNA的提取参照何月秋方法[20]。TAIL-PCR反应使用的T-DNA左、右边界嵌套引物为：LB1：5'-GGGTTCCTATAGGGTTTCGCTCATG-3'；LB2：5'-CATGTGTTGAGCATATAAGAAACCCT-3'；LB3：5'-GAATTAATTCGGCGTTAATTCAGT-3'；RB1：5'-GGCACTGGCCGTCGTTTTACAAC-3'；RB2：5'-AACGTCGTGACTGGGAAAACCCT-3'；RB3：5'-CCCTTCCCAACAGTTGCGCA-3'。使用的随机引物为AD7：5'-TG（A/T）GNAG（A/T）ANCA（G/C）AGA-3'；AD9：5'-TCGTTCCGCA-3'；AD12：5'-（A/T）AGTGNAG（A/T）ANCANAGA-3'。以上引物由上海生工生物工程服务有限公司合成。10×PCR Bufer、dNTP、rTaq酶均购自宝生物公司（TAKARA）。TAIL-PCR反应程序参考文献[21]。将TAIL-PCR第2、3步扩增产物用0.5×TBE制备1.0%琼脂糖凝胶进行电泳检测，电泳电压为5 V/CM。电泳结束后，将凝胶放入含EB的0.5×TBE 中染色20～30min，用紫外透射反射仪观察并照相记录。TAIL-PCR扩增产物通过电泳分离后，回收目的片段，纯化后与pGEM-T Easy Vector（购自Promega公司）连接；连接产物通过热激转化到DH5α感受态细胞中，通过蓝白斑反应初筛转化子；采用碱裂解法少量提取转化子中的质粒DNA，通过PCR及酶切鉴定，挑选。将含正确插入的转化子的克隆，送由上海鼎安生物科技有限公司测序。测序获得的序列去除T-DNA载体序列后，将剩余的序列与GenBank数据库（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov）、稻瘟菌基因组数据库（http：//www.broad.mit.edu/annotation/fungi/magnaporthe/index.html）进行Blast比较分析及相关生物信息学分析，以推断T-DNA所插入的基因及其可能的功能。此外，应用SignalP 3.0 server（Http：//www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/）推断所获得的基因序列中是否含有信号肽（signal peptide，SNP）；应用Pfam（http：//www.sanger.ac.uk/Software/Pfam/）推测基因编码的蛋白可能的结构域；应用TMHMM-v 2.0（http：//www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/）预测基因编码的蛋白可能的跨膜结构域；应用Protcomp-v 6.0（http：//sun1.softberry.com/berry.phtml）对基因编码的蛋白质进行亚细胞定位，该软件可将蛋白质按细胞核、质膜、胞外分泌、细胞质、线粒体、内质网等归属进行划分；应用TargetP-v 1.1（http：//www.cbs.dtu.dk/services/TargetP/）进一步确定预测蛋白的亚细胞定位，其可将蛋白质的定位归属于线粒体、叶绿体、胞外分泌以及其他亚细胞定位。将随机选取的60个突变体与野生型菌株FJ95054B分别接种在国际水稻研究所提供的CO39近等基因系的6个水稻品种上，即C101LAC Pi-1（t）、C101A51 Pi-2（t）、C104PKT Pi-3（t）、C101PKT Pi-4a、C105TTP-4L-23 Pi-4b、CO39，每个突变体都进行3个平行以上的接种试验。接种后发病情况显示：野生型菌株FJ95054B对Pi-1（t）、Pi-2（t）、Pi-4a均无致病性，对Pi-3（t）、Pi-4b、CO39致病，而在随机选取的突变体中有3个突变体的致病性发生了稳定的变异，如表1、图1所示。其中，突变体2t-2 T940024501对水稻品种Pi-2（t）从无毒转变为有毒，突变体T940084501和T940086501在水稻品种CO39上的致病性减弱。菌株号IsolatesC101LACPi-1（t）C101A51Pi-2（t）C104PKTPi-3（t）C101PKTPi-4aC101TTP-4L-23Pi-4bCO39FJ95054B（WT）RRSRRS2t-2T940024501/++////T940084501/////—T940086501/////—表1 稻瘟病菌T-DNA插入致病性突变体接种CO39近等基因系的发病情况*Table 1 Virulence of T-DNA insertional pathogenicity mutants on CO39 NILs稻瘟病菌侵染过程中的任何一个环节被破坏均会导致致病性减弱或丧失，因此，对致病性减弱的突变体进行相关表型分析，有助于了解其致病性减弱的原因。筛选出的两个致病性减弱突变体的生长发育变化情况如表2所示。与野生型FJ95054 B相比，两个突变体均表现出生长速度减缓、单位面积产孢量显著减少、孢子萌发率和附着胞形成率降低的性状（在α=0.05水平上差异显著）， 这些都可能是造成突变体致病性减弱的原因。图1 稻瘟病菌致病性突变体的变化情况Figure 1 Pathogenicity of mutants of M.grisea compared with wildtype FJ95054B菌株Isolate菌落直径Colonydiameter（cm）产孢量Sporulation（105spores/cm2）8h孢子萌发率Percentageofsporegermination8hpi（%）16h附着孢形成率Percentageofappressoriumformation16hpi（%）95054B（WT）5.20±0.100.7499.0693.68T-9400845014.17±0.030.001287.9073.17T-9400865014.22±0.070.003383.8963.69表2 稻瘟病菌致病性减弱突变体的生长发育变化Table 2 Morphology and development of pathogenicity-decreased mutants of M.grisea此外，在洋葱表皮侵入实验中，野生型FJ95054B侵入正常，能形成正常的附着胞以及侵染栓，并能观察到菌丝在洋葱细胞内广泛蔓延。相比之下，突变体T940084501的孢子能够形成附着胞，但随后并未形成侵染栓侵入，未发现菌丝在洋葱细胞内蔓延；而突变体T940086501的部分孢子能够形成附着胞，但同样未能形成侵染栓侵入，也未发现菌丝在洋葱细胞内蔓延，还有部分孢子甚至不会形成附着胞。这些都可能是其致病性减弱的原因。实验结果如图2所示。图2 稻瘟病菌致病性减弱突变体的洋葱表皮侵入实验结果Figure 2 The results of onion penetration assays of pathogenicity-decreased mutants of M.grisea使用右边界嵌套特异引物RB与随机简并引物AD7组合，扩增出了突变体2t-2 T940024501的T-DNA侧翼序列（如图3A所示）；使用左边界嵌套特异引物LB与随机简并引物AD9组合，扩增出了突变体T940084501的T-DNA侧翼序列（如图3B所示）。突变体T940086501的T-DNA侧翼序列通过TAIL-PCR反应尚未获得。通过在稻瘟菌基因组数据库进行的比对分析，结果显示突变体2t-2 T940024501 T-DNA侧翼序列中的117～591 bp区段与稻瘟病菌基因组supercontig5.183的776534～777008 bp同源（同源率98%）， T-DNA 插入位点位于基因 MGG_07927.5 的外显子区，该基因位于Chromosome/Linkage GroupⅢ，编码一个假定蛋白（ hypothetical protein）， 该蛋白属于Glyco-syl hydrolases family 18（糖基水解酶家族18）。图3 TAIL-PCR第二步和第三步产物的电泳图谱Figure 3 Electrophoresis patterns of secondary and tertiary TAIL-PCR products（secondary and tertiary products of the same isolate are loaded side by side）分别利用SignalP 3.0、Protcomp-v 6.0、TMHMM-v 2.0、TargetP-v 1.1以及Pfam对该基因编码的蛋白进行分析。首先通过Signal IP 3.0预测，并不包含信号肽结构；继而经TMHMM-v 2.0预测，不含跨膜结构；通过Protcomp-v 6.0和TargetP-v 1.1分析表明，含有胞外分泌信号，是一种胞外分泌蛋白，在胞内无定位。另外，Pfam分析结果表明，该基因可能具有某种糖基水解酶活性。目前仅知该基因被T-DNA阻断后，突变体菌株对水稻品种Pi-2（t）从无毒转变为有毒，至于其在病原菌致病过程中的具体功能尚需通过进一步的基因敲除和功能互补实验加以确定。至于突变体T940084501的T-DNA侧翼序列，在稻瘟病菌基因组数据库中未比对到其同源序列，而在GenBank数据库中同样未比对到与稻瘟病菌相关的同源序列。由于该序列可能是FJ95054B菌株的特异序列，拟根据该序列扣除与载体有关序列及引物序列后的剩余序列设计引物，筛选FJ95054B BAC文库。对稻瘟病菌无毒基因以及致病过程有关基因的研究一直是了解稻瘟病菌致病性及其变异机制乃至水稻与稻瘟病菌特异性互作机制的关键所在，而研究某一个具体基因的功能最便捷的方法就是对该基因的突变体进行分析，这也正是本研究筛选T-DNA插入所致致病性突变体的初衷所在。获得致病性变异稳定的突变体是本研究的关键之一。本研究通过大量平行、重复实验初步筛选出致病性表型稳定的突变体，随后为避免由于菌株污染而造成的致病性变异的假象，还进一步将所获得的致病性突变体进行单孢分离，将分离的单孢与原菌株一同进行接种实验，结果显示单孢与原菌株的发病情况基本保持一致。这为进一步的分子水平的研究奠定了良好的基础。本研究对所获得的基因的功能还只是做了初步的预测，为了明确其功能尚需要借助进一步的基因敲除和功能互补实验。另外，为了明确致病性变异是否为单基因作用所致，尚且需要对致病性突变体的后代群体进行接种实验和潮霉素抗性分析，通过检测其后代的表型分离比率加以验证。

菠萝在植物分类学上是凤梨科凤梨属，属于多年生草本植物，菠萝品种分为3类：皇后类、卡因类、西班牙类。目前，我国栽培的主要品种就属于这三大类。栽培品种有皇后、金皇后、菲律宾(巴厘)、纳塔尔、神湾、鲁比等；菲律宾(巴厘)是华南地区主栽品种。栽培品种有无刺卡因(又名“夏威夷”“沙捞越”)、台凤、希路等。栽培品种主要有西班牙、土种、新加坡罐用种、卡比宗那等。菠萝对环境条件的适应性比较强，但更适应于温暖湿润的气候，菠萝栽培区要求年平均气温20～27℃,冬季平均气温高于10℃;菠萝耐旱性较强，雨水过于集中对根系生长不利；光照不足，植株生长势弱，果小品质差，阳光过强时叶片变成红黄色，果实易受日灼；疏松、透气性好、pH值为4.5～6.0的土壤种植菠萝最适宜。利用老熟菠萝粗壮的顶芽、托芽和吸芽，通过假植培育后作种苗。菠萝组织培养苗一般由专业机构进行培育。组织培养苗适应性强，生长快速、成熟整齐、品质较好。园地应选择缓坡丘陵山地，排水良好，pH值为4.5～5.5疏松的酸性土，坡向以西南向为佳，东向次之。华南全年均可定植，5—8月是定植的主要季节，充分利用采果后摘下的各种芽体作种苗，且此时各种芽体老熟，高温多湿的气候也适宜定植后的幼苗生根和新叶生长。(1)耕翻。全园深翻20～30cm，多犁少耙，保持泥团直径5～8cm大小的块状，有利好气性的菠萝根系生长良好；土壤过碎，泥土易板结，大雨时泥土溅积到植株心部，妨碍植株新叶的生长发育。(2)整畦。方式有平畦、垒畦和浅沟畦三种：畦面宽度1.0～1.5m；畦沟宽0.3～0.4m、深0.2～0.25m。不易保水的沙地可开宽度1.0m、深0.30～0.35m的浅沟畦。要求选留一定面积土地作育苗地。(3)施基肥。整畦时施基肥，施入猪牛粪等优质有机肥20000～25000kg/hm2，过磷酸钙750kg/hm2，麸肥750kg/hm2，石灰1000kg/hm2，肥土混匀。(1)定植方式。可选用双行、3行和宽窄畦4行3种方式。(2)定植密度。卡因品种植45000～60000株/hm2；菲律宾种植60000～75000株/hm2；肥水充足时，密度大，单位面积产量高。但单果重则下降，抽蕾期、成熟期也晚半个月左右；小行距30～35cm，株距20～30cm。(3)种植方法。种苗要分级分地段种植，中等大小的种苗要健壮，叶肥厚浓绿，叶数8～12张。深耕浅种，以生长点不入土为原则，以免泥土溅入株心。生产上一般按顶芽入土3～4cm，吸芽入土4～5cm，大吸芽入土6～8cm进行浅种：入土后小苗要扶正压实。种后0～40d要查苗补苗。种苗要分级分地段种植，中等大小的种苗要健壮，叶肥厚浓绿，叶数8～12张。生长结果需钾量最多，氮居中，磷较少，氮、磷、钾三要素适宜比例为(3～4)∶1∶(3～4)。一般采果后施。施猪牛粪等优质有机肥20000～25000kg/hm2、过磷酸钙750kg/hm2、饼肥750kg/hm2。也可用三元复合肥1500kg/hm2代替上述肥料。(1)壮苗肥。密植园根际施肥不方便时，在施足基肥基础上，每月叶面追肥2次，肥料溶液参考配方为每3000kg水加尿素25kg、硫酸钾25～30kg、硫酸镁2kg、硫酸亚铁2kg、硫酸锌2kg溶解。如果追肥为根际施肥，壮苗肥在定植后20d左右施尿素或碳铵750kg/hm2。(2)促蕾肥。在定植后5～6个月施复合肥900kg/hm2，促进花芽分化。(3)壮果催芽肥。在定植后9～10个月施复合肥300kg/hm2；壮芽肥在采果后施尿素250～300kg/hm2、复合肥250kg/hm2。投产菠萝园一年至少施促蕾肥和壮芽肥。新开垦的菠萝园，杂草还比较少，一般一年除草4次左右，第一次在3—4月进行，浅锄轻铲；第二次除草在5—6月进行；第三次除草在正造果采收后即7—8月结合施重肥进行;第四次除草在秋冬季进行。已投产一年的菠萝地除草可减少至每年2次，一次在5—6月，另一次在秋冬季。但行间和畦面上的零星杂草每月至少拔除1次，以免杂草结籽散落在畦面和行间，造成危害。生长期间的培土，一般在雨后和采果后进行。采果后培土高度要盖过吸芽的基部。防止因雨水冲刷，导致一些根系裸露，使植株早衰和结果后倒伏。在雨后进行轻培土，即将被雨水冲到畦沟的表土培的畦面，盖住裸露的根系。被冲塌的叠畦壁，也应立即修复，等高畦内沟在雨季必须挖通，避免渍水造成菠萝烂根，导致凋萎或心腐。(1)封顶。新种植株营养生长达到催花标准时(“菲律宾”40cm长的叶片25张、卡因种34张时)即进行催花。当果实谢花后7d左右，顶芽长到5～7cm高时即进行封顶，具体做法是：一手扶果，另一手四指掌握幼果，扶稳，用大拇指将小顶芽推断。(2)托芽。果实发育的同时果柄上的托芽也大量萌生，常常影响果实正常发育，严重影响产量。因此，在托芽萌发到3～4cm长时则分期分批摘除，每次摘除1～2个，摘2～3次；用托芽作繁殖材料，卡因种可采取留近果柄基部2个芽，其余分批摘除。(3)激素催花。菠萝植株的催花标准是：“菲律宾”品种有长35cm以上、宽4.5cm的叶片30张以上，植株重为1.5kg以上；卡因种有长40cm以上、宽5.5cm的叶片35张以上，植株重为3.0kg以上。采用乙烯利进行催花：乙烯利的浓度和用量要根据季节气温变化和品种来决定：一般高温季节宜在阴天或傍晚进行，使用浓度稍低些，如在5—7月“菲律宾”品种一般用乙烯利1500倍液，即1ml乙烯利对水1.5kg，附加尿素15g，每株灌心20ml；卡因种则要用1000倍液，即1ml乙烯利对水1kg，附加尿素10g，每株灌心30ml。而开春和入秋气温偏低，浓度要高些，如2—4月或8月以后，“菲律宾”品种要用乙烯利1000倍液，每株灌心25ml；卡因种则需用乙烯利500倍液，每株灌心30ml。5d后花芽就开始分化，25～28d抽蕾，抽蕾率通常达90%以上，抽蕾和成熟期也比较一致。应用激素喷果，对菠萝果实的发育有明显的促进作用。另外，菠萝果实经激素处理后，还可以延长其成熟期。常用来喷果的激素有赤霉素、萘乙酸和萘乙酸钠。(1)赤霉素喷果。在菠萝上使用浓度为50mg/kg和70mg/kg，即1g赤霉素用5ml酒精溶解后,对水20kg或14.5kg，再加入0.1kg尿素混合拌匀喷果至湿润即可。喷后用草盖果则效果更好。大田生产通常喷2次，第一次在花蕾小花全部谢花时，可用50mg/kg浓度喷；喷后20d左右再以70mg/kg浓度喷第二次，可有效促进果实发育。(2)萘乙酸和萘乙酸钠喷果。通常在开花末期用万分之一喷第一次；隔15～20d再用万分之二喷第二次。每次都应加0.5%的尿素一起喷果，以提高激素的增产效果。应注意，萘乙酸及其钠盐，在浓度超过50mg/kg时，对吸芽有明显的抑制作用，使用时不能将药液喷到或流到叶腋和茎部，更不能喷到中小吸芽上，以免引起早抽蕾，果小，经济效益低。(3)乙烯利催熟。菠萝生产上常用乙烯利催熟，效果较好，特别是秋、冬果采用乙烯利催熟，不仅使果肉色泽良好，而且还能提早果实成熟，提前加工。同时，果实成熟一致，便于采收，降低生产成本。用乙烯利催熟时的果实成熟度，一般掌握在七成熟时进行。若按抽蕾至催熟时的天数计算，夏果约在100d，秋果110d左右，冬果则需120～130d。催熟过早，品质差，产量下降。

The term"programmed cell death"(PCD)is used to describe cell death that results from the activation of a cell suicide pathway that is encoded by the genome of the dying cell[1].So PCD is an important physiological mechanism for selective cell elimination during development or following damage in multicellular organisms[2].Characteristic morphological changes associated with PCD include cytoplasmic shrinking,chromatin condensation and nuclear DNA fragmentation[3].In plants,PCD is also an indispensable facet of development,defence response and architecture,which shares some characteristic features with animal apoptosis[4].Plant PCD is involved in anther,megagametophyte and vascular tissue development as well as in senescene,pollination,and sex determination[5].It is also employed as a controlled response to different biotic and abiotic stimuli[6,7].The hypersensitive response(HR)during the incompatible plant-pathogen interaction may be the most typical defence-related PCD process in plants[8].The PCD can be induced at the site of pathogen invasion as an attempt to isolate the pathogen and prevent it spreading to non-infected parts of the plant.Besides HR,plant also respond to a variety of externally added inducer by initiating PCD.These include elicitors(N-acetylchitooligosaccharides,chitosan)[9,10],signaling moleculars(hydrogen oxide, nitric oxide)[11,12] and environmental extremes(temperature stress,UV radition)[13,14].Chitosan and its fragments,the natural component of the fungi cell wall,have been shown to act as potent elicitor signals in several plant system.These include the induction of jasmonate synthesis[15],enhancement of cell wall lignification and phytoalexin production as well as to induce salicylic acid and PR proteins[16,17].In the present study,the events leading to the death of cultured tobacco cells treated with various doses of oligochitosan have been investigated.It is thus shown that oligochitosan can induce programmed cell death features in cultured tobacco cells including cell shrinkage,chromatin condensation,suggest the death process may be programmed.Oligochitosan with 85%N-deacetylation and polymerization degree from 2 to 10 was self-prepared by enzymatic hydrolysis method,solubilized(50mg/ml)in deionized water.Suspension cultures of tobacco(Samsun NN)were grown in Murashige and Skoog(MS)medium supplemented with 3%sucrose,0.5μg/ml 2,4-D.The culture were incubated with rotation(120rpm)at 25℃ with 16-hour photoperiod,on a 14 day growth cycle(10%v/v inoculum).After 12 days in culture,the cells were harvested,resuspended in fresh culture medium.All procedures were done under aseptic conditions.Oligochitosan used were sterilized by filtration through a millpore filter(0.22μm).Intracellular H2O2production was measured using 2′,7′-dichlorofluorescin diacetate( DCFH-DA) as a probe.The cells were stained for 5 min with 2.5uM and then viewed under a fluorescence microscope with an excitation wavelength of 480nm.Cell viability was evaluated as described elsewhere[18],Briefly,cells in suspension culture were deprived of culture medium and incubated for 15min with 0.05%trypan blue.After several washings with deionized water to remove the excess of the dye,dye bound to dead cells was solubilized in 50%methanol/ 1%SDS and quantified spectrophotometrically by measuring the absorbance at 595nm.Hoechst 33342(HO)and Propidium Iodide(PI)was used to detect cellular change.After different times of treatment,the cells were incubated in the dark with 5μg/ml HO and 5μg/ml PI at room temperature for 30min and 15min respectively,then observed under fluorescent microscopy by using an excitation wavelength of 350nm and 570nm.Oligochitosan dose-dependently inhibited the growth of suspension-cultured cells of tobacco(Figure 1).Growth inhibition was estimated by determining the fresh weight of the cultures after 7 days of exposured to increasing concentrations of oligochitosan.In order to determine whether the antiproliferation effect of oligochitosan in tobacco suspension cultures was due to growth arrest or cell death,we analysed cell viability.Administration of 5～200μg/ml oligochitosan to tobacco cells for 6h and 24h caused cell death,as measured by trypan blue staining.The degree of cell death rose with the increase in elicitor concentration and length of treatment.The highest value was observed with 200μg/ml oligochitosan for 24h(about 55.6%),where as 50μg/ml caused about 30.6%cell death after the same time of elicitor incubation.5μg/ml is similar to control tobacco cell cultures exhibited about 5.3%of trypan blue stained cells(Fig-ure 2).Figure 1 Oligochitosan inhibits tobacco cells proliferation.Tobacco suspension(1g/100ml liquid medium),were treated with the indicated concentrations of oligochitosan, after 7 days of treatment, cell proliferation was determined by measuring the fresh weight.Figure 2 Effect of oligochitosan on viability of tobacco cells. Exponential growing cells(1g/100ml liquid medium),were treated with the indicated concentrations of oligochitosan, after 6h (closed bar) and 24h (open bar) treatment.The 100% value corresponds to heat treatment (30min 100℃).Data are means ±SD of three independent experiments.To further determine the nature of the cell death induced by oligochitosan,we analyzed the occurrence of the main PCD hallmarks recognized for plant cells such as morphological changes,nuclear morphology,and DNA fragmentation,focusing our attention on the concentration of 50μg/ml.Under light microscopy control cells showed a well defined structure with round nuclei, while oligochitosan-treated cells were found to undergo various progressive morphological changes.Cells treated for 24h with 50μg/ml,oligochitosan showed a cell disorganization with a gradual condensation of the cytoplasm and a consequent detaching of the plasma membrane from the cell wall(Figure 3 E).Different degrees of cell disorganization were found coexist,indicating a different sensitivityto the elicitor molecule in an asynchronized cell population.Treatment with 200μg/ml led to highly collapsed cells after 24h.Figure 3 Chromatin condensation and cytoplasm shrinkage induced by oligochitosan for 24h in tobacco cells. Aliquiots of both control (A,C) and oligochitosan-induced(B,D,E) cells were collected ,stained with Hoechst 33342(A,B) and Propidium Iodide(B,D),analyzed by fluorescence microscopy, or stained with trypan blue(E), and visualized under light microscopy. Pictures represent typical examples.To further investigate the cellular changes induced by oligochitosan a double staining of cells with HO/PI dyes were carried out.This staining allows the simultaneous detection of the early stages of apoptotic cells(HO+ and PI- nuclei)and of late apoptotic(HO+ and PI+ nuclei)or necrotic cells(mainly HO- and PI+ nuclei).As showen in Figure 3, Nuclei of tobacco control cells exhibited a large central nucleolus surrounded by uniformly stained chromatin,whereas the chromatin had a granular appearance with lobated nuclei in cells after oligochitosan treatment,resembling those observed during apoptosis in animals cells.Taken together the present data are suggestive of the induction by 50μg/ml oligochitosan of a cell death pathway showing some PCD-like features recognized for animal apoptosis.In the light of the crucial role played by ROS in PCD,we investigated production of ROS in oligochitosan-induced suspension-cultured tobacco cells by monitoring H2O2 production.Generation of H2O2,measured by following the fluorescence of the dye 2′,7′-dichlorofluorescin produced from the cell-permeable non-fluorescent probe 2′,7′-dichlorofluorescin diacetate( DCFH-DA)in the presence of H2O2.Fluorescence occurred in the majority of cells immediately after oligochitosan treatment,as shown in Figure 4,whereas production of ROS in control cells was negligible.Figure 4 Production of H2O2 in tobacco cells induced by oligochitosan. The cells were stained with DCFH-DA.and H2O2 production was visualized by fluorescent microscopy as described in "Materials and Methods." Pictures represent typical examples.Plant cells can activate their intrinsically programmed cell death when respond to a variety of extracellular stimulus.This process may be related with plant resistance[1].Oligochitosan has been shown to be a potent elicitor,in this paper tobacco suspension cell cultures treated with exogenous oligochitosan showed some programmed cell death features including cell shrinkage,chromatin condensation,suggest the death process may be programmed.By contrast to the degradation of DNA to nucleosomal fragments observed in several plant PCD process,no detectable DNA ladder was observed in tobacco cells undergoing cell death in the considered time interval.Anna and his coworkers found that chitosan can induce programmed cell death in soybeans,and they do not observe DNA ladder either[10].Nevertheless,the lack of apoptotic bodies in plants is not surprising,if their fuction is to facilitate phagocytosis of their contents by neighboring cells.There is no way for typical apoptotic bodies to pass through the cell wall[19].Plants have an arsenal against the invasion of a broad array of environmental microorganisms.These include preexisting structure and chemical barriers as well as induced-defenses.Plants can combined different kinds of weapons to deal with enemies.Although PCD is a kind of death,it is still an active defense-related process which under plants control.Tobacco cells treated by oligochitosan produce ROS.This phenomenon has been reported already for cells subject both to pathogen attack or to abiotic stress[21,22].Oligochitosan may trigger the death program,which involve the alter of cellular redox homeostasis.It should be noted that in the cascade of events leading to cell death,the cellular level of ROS is critical.A threshold level of ROS is required to activate the signal transduction pathway that result in PCD,but at high doses,the process is subverted and death occurs rapidly by necrosis[23].These data are suggestive of the induction of PCD pathway depending on the amounts of ROS accumulated in given cells.On the whole our data suggest that tobacco cell suspension can trigger cell death program shared features with animal apoptosis when responded to oligochitosan,and it may be a kind of plant defense mechanism.

1.利用柑橘溃疡病菌细胞悬浮液免疫BALB/c小鼠，免疫后小鼠抗血清效价为2500倍左右。提取小鼠脾细胞mRNA，构建的单链抗体文库重链DNA大小为350bp左右，轻链为650bp左右，经linker（Gly3Ser）4连接后单链抗体DNA大小为1.2kb左右。将单链抗体文库DNA克隆到大肠杆菌JM109中，随机挑选了9个克隆子测序表明，9条单链抗体序列都是开放阅读框，其重链分别属于VH1、VH2、VH3基因家簇，轻链属于VKⅠ、VKⅢ、VKⅣ亚基因家簇。每个单链抗体的互补决定区（CDRs）都为不同的CDR，其中氨基酸序列变化多样，说明构建的单链抗体文库多样性好，适合于进一步进行单链抗体的筛选。2.采用核糖体展示技术对构建单链抗体文库进行了进化和富集。结果显示第一轮核糖体展示后回收的mRNA量非常少，分光光度计已测不出其浓度，反转录RCR后，扩增得到的条带非常弱，说明在原始未筛选的抗体文库中，能与柑橘溃疡病菌O-特异性脂多糖作用的单链抗体数量较少。经过三轮筛选后，得到的mRNA量逐渐增多，经RT-PCR后，产生了比较亮的扩增条带。说明在核糖体展示过程中，抗原阳性的单链抗体得到了富集。3.将未经过核糖体展示的原始单链抗体文库DNA和经过三轮展示的单链抗体文库DNA与噬菌体表达载体pCANTAB5E相连接后，转入大肠杆菌TG1中小量表达，表达后用间接ELISA测定单链抗体与抗原的结合活性。结果表明：从未经过筛选的原始单链抗体文库中随机挑取的60个克隆子表达产物与柑橘溃疡病菌O-特异性脂多糖几乎没有结合能力；而从经过三轮展示后的单链抗体文库中挑取的60个克隆子中有30%与柑橘溃疡病菌O-特异性脂多糖有较好的结合能力。从三轮展示后的单链抗体文库中共挑取了180个克隆子，用间接ELISA法初筛到60株抗原阳性的单链抗体；然后用生物分子相互作用技术（biosensor，biacore）对筛选的抗原阳性的单链抗体进行了复筛，筛选了3株高亲和力的单链抗体（GX13、GX44和GX95）以用于下一步的表达鉴定。4.将筛选的高亲和力抗原阳性的克隆子从大肠杆菌TG1中转入高表达菌株HB2151中进行可溶性表达。单链抗体表达后，其表达产物主要集中于细胞周质提取物中，具有抗体活性。将浓缩的周质提取物进行SDS-PAGE电泳，显示在32 kDa处有一蛋白条带产生。将表达产物纯化后进行SDS-PAGE电泳显示，在32 kDa处有单一蛋白条带产生。为了进一步验证表达的蛋白即目的蛋白，将表达产物进行了Western blot 杂交，结果显示，与纯化后的电泳结果一致，在32 kDa处有单一的条带产生，说明表达纯化的蛋白即目的蛋白。5.将筛选的抗原阳性单链抗体进行了特性研究。单链抗体（GX95、GX44、GX13）特异性强、亲和力高。其与柑橘溃疡病菌近源种Xanthomonas oryzae pv.oryzae（Xooc）；Xanthomonas campestris pv.campestri（Xcc）；Xanthomonas oryzae pv.oryzicola（Xoc）；及从柑橘叶片上分离的10种腐生黄单孢菌及Bacillus subtilis；E.coli 都没有交叉反应。Biacore 分析其亲和力表明，单链抗体GX95、GX44和GX13的亲和常数分别为1.98×1010 M-1、1.89×1010 M-1、3.43×1010 M-1。6.对筛选的单链抗体进行了测序。用DNAplot 软件分析单链抗体序列。结果表明：单链抗体 GX44 和GX13重链分别属于VH1基因家簇，GX95 重链属于VH3基因家簇；GX44和GX13轻链属于Vk IV亚基因家簇，GX95轻链属于Vk III亚基因家簇。用Vector NTI软件对筛选的单链抗体的序列同源性进行了分析，表明GX44 和GX13重链有89.67%的同源性，GX95和GX13具有92.53%的同源性。

本文以甘蓝型油菜一个抗病毒品种和一个感病毒品种为试材，利用转基因手段进行了油菜抗病毒病相关研究。利用乙烯、甲基茉莉酸、水杨酸类似物苯丙噻重氮3种化学物质诱导处理油菜叶片，提取处理前后各材料的RNA，标记探针后与拟南芥芯片进行杂交，通过对基因表达谱的分析，获得与抗病性相关的基因，从中选择3个与病毒抗性相关的基因BNP5、BNP7和BNP10。其中BNP7和BNP10为全长序列，BNP5 5'端部分序列缺失，通过5'-RACE的方法获得该基因全长序列，分别构建3个植物过表达载体pGA5、pGA7和pGA10和3个RNAi载体pGR5、pGR7和pGR10（过表达和RNAi载体均带有除草剂抗性基因bar）。采用本实验室发明的高通量花蕾原位转化法分别对所选材料进行转化。转基因当代植株收获的种子播种以后，幼苗期喷施除草剂进行筛选，并经PCR鉴定，存活幼苗80%以上为阳性植株。目前正在进行阳性植株T1代幼苗病毒抗性鉴定及相关的后续实验。