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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
1110
无毒基因
AVR-Pita
最初分离自日本菌株
O
-
137
，其在水稻细胞内直接表达时触发了
Pita
介
导的抗性。该基因编码中性金属蛋白酶，全长
223
个氨基酸，
N
端具有分泌信号肽及前蛋白序列
(Orbach et al., 2000)
。
Jia
等
(2000)
酵母双杂交实验结
果表明，除去前体蛋白及信号肽的
AVR
-
Pita
截短
蛋白
AVR
-
Pita176
能与抗性基因
Pi-ta
的富亮氨酸
结构域
(LRD
区域
)
特异性地互作，该蛋白可以诱导
Pi-ta
依赖的免疫反应。
AVR1
-
CO39
最先被定位在稻瘟病菌第
1
染色
体上
610 kb
的染色体区域，对水稻品种
CO39
具有
无毒性。前人在分析
CO39
致病性菌株
AVR1
-
CO39
基因座的结构时发现，在稻瘟病菌进化的早期，该
基因座就已经发生了遗传重排，导致绝大部分菌株
对
CO39
有毒
(
张哲等
, 2011; Tosa et al., 2005)
。然而，
迄今为止，
AVR1
-
CO39
基因功能的详细特征仍然未
知
(de Wit et al., 2009)
。
ACE1
是利用稻瘟病菌田间菌株
Guy11
与实验
室菌株
ML25
杂交群体定位的无毒基因，可以特异
性地诱发携有抗性基因
Pi33
的水稻品种
Irat7
的过
敏性反应
(B
ö
hnert et al., 2004)
。
ACE1
编码的蛋白非
常大，编码
4035
个氨基酸，该编码产物是聚酮化
合物与非核糖体多肽合成酶的复合体。
ACE1
-
GFP
融合蛋白研究及亚细胞定位的结果均显示，
ACE1
能在附着胞中特异性表达，且只在稻瘟病菌侵染水
稻期间才表达；该数据也表明无毒基因
ACE1
与病
原菌侵染特性及寄主防御反应相关。
Li
等
(2009)
通过图位克隆的策略从稻瘟病菌无
毒菌株
81278 ZB 15 (MAT
-
1)
分离到了无毒基因
AvrPiz-t
；其在水稻细胞内直接表达时触发了
Piz
-
t
介导的抗性。通过序列比对发现菌株
81278 ZB 15
与菌株
Guy11
中的
AvrPiz
-
t
基因的编码区不存在差
异；而
GUY11
中
AvrPiz-t
启动子区域存在一个
Pot3
转座子的插入导致了目标序列
(5'TA3')
的复制。该转
座子长度为
1 861 bp
，含有
2
个倒置末端重复序列
(ITR)
和
1
个
ORF
，其序列与
AvrPita
位点的
Pot3
转座子
99%
相似。除去
Pot3
和目标序列后，
GUY11
中
AvrPiz
-
t
的启动子序列与
81278 ZB 15
相同。农
杆菌介导的烟草瞬时表达实验表明，
AvrPiz
-
t
基因
能够抑制本生烟叶片中促凋亡蛋白
BAX
诱导的细
胞程序性死亡
(PCD)
，这表明
AvrPiz-t
是稻瘟病菌致
病性所必需的。
Yoshida
等
(2009)
通过基因组关联分析及基因
组重测序技术从稻瘟病菌中鉴定到了
3
个新的无毒
基因
AvrPia
、
AvrPii
、
AvrPik/km/kp
，它们分别编码
长度为
85
、
70
和
113
个氨基酸长度的蛋白，且这
些蛋白的
N
末端都是分泌蛋白区域。作者通过这
3
个
Avr
基因在水稻原生质体中的瞬时表达实验，证
明了
AvrPia
、
AvrPii
、
AvrPik/km/kp
均能引发含有相
对应
R
基因水稻原生质体细胞的死亡，且均不能引
发含非对应
R
基因水稻原生质体细胞的死亡。然而，
至于这些无毒基因在稻瘟病菌生长发育方面具有
什么样的功能，还有待于进一步地研究。
近年来，在稻瘟病菌无毒基因的克隆方面虽已
取得了一定的进步，但成对克隆的无毒基因与相应
抗性基因仅限于
AVR-Pita
与
Pi-ta
、
AvrPiz-t
与
Piz-t
及
AvrPik|km|kp
与
Pikm
，无毒基因与对应抗性基因
之间互作的情况仍然鲜有报道。因此，关于已克隆
的无毒基因与其相应抗性基因的互作机制的阐明
还有待更进一步的研究。同时，对稻瘟病菌与水稻
互作分子机制的研究如何应用于小种动态变化监
测、稻瘟病菌群体组成分析、品种合理布局及延长
抗性品种使用年限等
(
张哲等
, 2011)
，还有待更深入
地探讨与发掘。
1.4
其它胞外分泌型真菌无毒基因
目前已克隆的胞外分泌型真菌无毒基因还有
大麦云纹病菌
(
Rhynchosporium secalis
)
无毒基因
Nip1
，番茄枯萎病菌
(
Fusarium oxysporum f.
sp.
lycopersici
)
无毒基因
Avr1
、
Six2
、
Six3
与
Avr3
。其
中
Nip1
编码一个低分子量的多肽，可以高度特异
性地诱导大麦等多种禾本科作物发生坏死反应
(Rohe et al., 1995)
。
Avr1
编码小的富半胱氨酸的蛋
白
(Rep et al., 2005)
，被分泌到植物的木质部；
Avr3
是番茄枯萎病菌对番茄植株全毒力所必需的，编码
小的富半胱氨酸的蛋白，在相应的
R
基因存在的条
件下，显示无毒因子的功能触发植株的过敏性坏死
反应
(Rep et al., 2004)
。然而，已克隆的番茄枯萎病
菌无毒基因的功能及其同源性尚未清楚；因此，需
要更进一步的研究来描述该类无毒基因的结构特
征及其功能，以更好地指导经济作物的安全生产。
2
植物与病原菌进化互作机制
近百万年以来，植物与相关的病原菌一直协同
进化，自然选择促使病原菌激发及克服植物的防御
反应
(Rouxel and Balesdent, 2010)
。因此，寄主与病
原菌经历着对抗性的共进化，基于多样性选择的方