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分子植物育种
(
网络版
), 2012
年
,
第
10
卷
,
第
1104
-
1114
页
Fenzi Zhiwu Yuzhong (Online), 2012, Vol.10, 1104
-
1114
http://mpb.5th.sophiapublisher.com
1107
该病原菌在感病番茄植株上的体外生长或毒性，该
研究表明
Avr9
基因并不是番茄叶霉菌全毒力所必
需的。事实上，所有能够逃避
Cf
-
9
抗性基因识别
的 叶 霉 菌 都 是 自 然 缺 失
Avr9
基 因 的 菌 株
(Stergiopoulos et al., 2007)
。有趣地，当在体外限制氮
元素的条件下，
Avr9
的表达被诱导，表明其蛋白产物
与病原菌的氮代谢途径有关
(Thomma et al., 2006)
。
编码胞外蛋白的
6
个基因
Ecpl
、
Ecp2
、
Ecp4
、
Ecp5
、
Ecp6
与
Ecp7
已被克隆。
Luderer
等
(2002a)
的研究表明，所有的番茄叶霉菌在侵染植物期间都
大量分泌
Ecps
蛋白，这些蛋白都是富含偶数半胱
氨酸残基的蛋白。其中
Ecpl
和
Ecp2
基因基于反向
遗传学法被克隆。当番茄叶霉菌无毒基因
Avr4
和
Avr9
在寄主植物内被诱导时，植物体内的
Ecpl
和
Ecp2
也被强烈地诱导，表明
Ecp
与
Avr
共同激活植
物抗病相关途径
(Stergiopoulos and de Wit, 2009)
，即
Avr
与
Ecp
在番茄抗叶霉菌过程中起着至关重要的
作用。尽管绝大多数的
Cf-Ecps
基因已经被遗传定
位，但已被克隆的番茄叶霉菌抗性基因却很少
(Soumpourou et al., 2007)
。
阐述已特征化的番茄叶霉菌无毒基因，有助于
了解叶霉菌与番茄植株之间的相互识别机制，为克
隆更多的叶霉菌无毒基因提供了新的思路与途径，
并对番茄广谱抗病基因的鉴定及挖掘具有重要的
指导意义。
1.2
油菜茎基溃疡病菌无毒基因
在最近的
40
年期间，油菜黑胫病是油菜生产
上最严重的病害之一
(Rouxel and Balesdent, 2005)
。
其病原菌为小球腔菌属
Leptosphaeria
的复合种，至
少包括两个小种：油菜茎基溃疡病菌
(
Leptosphaeria
maculans
)
和油菜黑胫病菌
(
L.biglobosa
)
。油菜茎基
溃疡病菌致病力强，能引起油菜及其他十字花科植
物茎基溃疡病的发生，是油菜产量损失的主要因素
(Fitt et al., 2006)
，其引起的产量损失严重时可达
30%
-
50%
。目前，只有
3
个油菜茎基溃疡病菌无毒
基因被克隆；这
3
个无毒基因是
AvrLm1
,
AvrLm6
与
AvrLm4
-
7
都是通过图位克隆的策略得到的
(Gout
et al., 2006; Fudal et al., 2007; Parlange et al., 2009)
(
表
1)
。
AvrLm1
被定位在
269 kb
富含
AT
的区域，该区
域是类异染色质区域由
4
个长末端重复
(LTR)
逆转
录转座子组成，包含极少的基因
(Gout et al., 2006 )
。
AvrLm6
也被定位在
133 kb
的非编码区域，且该区
域也主要包含
LTR
逆转录转座子
(Fudal et al.,
2007)
。与到目前为止已克隆的真菌无毒基因相反，
无毒基因
AvrLm1
与
AvrLm6
的
GC
含量都较低。且
这
2
个无毒基因都是单拷贝的，分别编码
205
个与
144
个氨基酸的小的分泌蛋白，并且这些蛋白既与
已报道的蛋白不具有同源性，也不具有推定的与内
在功能相关的特征化结构。迄今，尽管
AvrLm1
与
AvrLm6
的无毒性功能已确定，但其相应的抗性基因
Rlm1
与
Rlm6
尚未被克隆
(Ricardo et al., 2010)
。因此，
这
2
组蛋白的识别及互作机制尚未清楚。另一方面，
AvrLm6
蛋白含有
6
个半胱氨酸残基，这些半胱氨
酸通过形成分子内二硫间以维持
AvrLm6
蛋白在植
物质外体中的稳定性。相反，
AvrLm1
蛋白只包含
一个半胱氨酸残基，鉴于所有已报道的质外体效应
子都是富含半胱氨酸的蛋白
(Kamoun, 2007)
，因此
AvrLm1
蛋白很可能是被转运到寄主细胞内。
AvrLm4
-
7
被定位在
238 kb
的遗传区域，该区
域富含
AT
，由多重的
LTR
逆转录转座子组成
(Parlange et al., 2009)
；该无毒基因对相应的抗病基
因
Rlm7
与
Rlm4
都具有无毒性功能。
AvrLm4
-
7
编
码
143
个氨基酸的推定的分泌蛋白前体，该蛋白前
体被蛋白酶类加工后形成包含
8
个半胱氨酸残基的
成熟蛋白，该成熟蛋白与已报道的蛋白没有同源
性。
AvrLm4
-
7
基因的表达在侵入寄主叶片的初期被
上调，在接种
7 d
后，其表达量最高。
AvrLm4
-
7
基
因的缺失及部分截短实验表明，保持
AvrLm4
-
7
基
因的完整性对其无毒性功能至关重要。
综上所述，
AvrLm
基因大多位于染色体的亚端
粒等非特定的染色体区域，这有利于无毒基因
AvrLm
的快速演化以及加速病原菌对寄主的适应
性，这也是该类基因具有遗传不稳定性的主要原因
(Haas et al., 2009)
。同时，上述结果也证明油菜茎基
溃疡病菌异常的基因组结构是导致其效应子蛋白
结构多样化及快速进化的主要原因
(Rouxel et al.,
2011)
。
1.3
稻瘟病菌无毒基因
水稻
(
Oryza sativa
)
是全世界最重要的粮食作物
之一，全球大约一半以上的人口以稻米作为主食。
由稻瘟病菌
(
Magnaporthe oryzae
)
引起的稻瘟病是
世界水稻生产的主要限制因子之一，严重威胁着世
界的粮食安全
(Couch and Kohn, 2002)
。实践证明，
合理利用和培育抗病品种是控制此病害最经济有效
和对环境安全的手段
(Rouxel and Balesdent, 2010)
。