油菜抗菌核病機(jī)制研究進(jìn)展

李，2*

（1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)油料作物研究所/國家油料作物改良中心湖南分中心，長沙410128；2長沙理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，湖南長沙，410114）

油菜抗菌核病機(jī)制研究進(jìn)展

李慧1，文李1，2，劉凱1，官春云1*

（1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)油料作物研究所/國家油料作物改良中心湖南分中心，長沙410128；2長沙理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，湖南長沙，410114）

摘 要：菌核病嚴(yán)重影響油菜產(chǎn)量。開展油菜菌核菌致病機(jī)理研究可為選育高抗菌核病油菜品種提供理論基礎(chǔ)。綜述了油菜菌核菌的病原學(xué)特征、菌核菌致病機(jī)理、寄主應(yīng)答以及油菜抗菌核菌分子機(jī)制的研究進(jìn)展，并對油菜菌核菌致病機(jī)理所面臨的問題和研究趨勢進(jìn)行了總結(jié)和展望。

關(guān)鍵詞：油菜；菌核菌；致病機(jī)理；抗病性

油菜是中國播種面積最大、地區(qū)分布最廣的油料作物，其種植面積和總產(chǎn)量均居世界第一位［1］。油菜菌核病是由核盤菌（Sclerotinia sclerotiorum）引起的一種廣譜性真菌病害，是我國油菜的三大病害之一。核盤菌是一種寄主種類廣泛的重大植物病害，可侵染600多種重要作物和草類。菌核病對我國油菜造成的產(chǎn)量損失一般在10%～30%，嚴(yán)重時可達(dá)80%，同時也嚴(yán)重降低油菜品質(zhì)［2］。目前國內(nèi)外對菌核病的發(fā)病原因、侵染方式和過程、致病機(jī)理以及其模式生物擬南芥的抗病機(jī)制等方面進(jìn)行了大量的研究，獲得了一些相對抗病的油菜品種。

1　菌核病菌的病原學(xué)特征

核盤菌是一種腐殖營養(yǎng)型寄生真菌，屬子囊菌亞門。核盤菌的生活史包括菌核形成、菌核萌發(fā)、菌絲生長3個階段。大部分的核盤菌都是以菌核的形式存在。菌核可以在土壤中單獨(dú)生存幾年甚至更長的時間［2］。菌核呈不規(guī)則形狀，前期為白色，后期外面為黑色，內(nèi)部呈白色。菌核萌發(fā)分為子實(shí)體萌發(fā)和菌絲體萌發(fā)。子實(shí)體萌發(fā)生成子囊盤，盤上著生一層子囊和側(cè)絲。子囊呈無色棍棒狀，內(nèi)含8個單胞子囊孢子；側(cè)絲無色、絲狀，夾生于子囊之間。子囊盤或者菌絲構(gòu)成初侵染源。菌絲可以通過寄主表皮直接侵入寄主，還可沿著保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)側(cè)間接侵入寄主，在寄主細(xì)胞間蔓延［3］，并分泌果膠酶、纖維素酶、木質(zhì)素降解酶及毒素等。其中內(nèi)切多聚半乳糖醛酸酶是果膠酶中效率最高的一種酶，其可降解寄主細(xì)胞的中膠層——多聚半乳糖醛酸和多糖組份，造成細(xì)胞松弛，使病部軟化腐爛，細(xì)胞死亡，引起落花落葉。

核盤菌的寄主范圍十分廣泛，可侵害400多種植物和亞種，比如十字花科的油菜，豆科的大豆，五茄科的人參等，嚴(yán)重影響了這些作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。菌核菌侵染油菜后，使油菜莖稈變白，在潮濕的條件下長出棉絮狀白色菌絲，花和葉片形成紅褐色的斑點(diǎn)，在感染后期，形成黑色的菌核。菌核菌的生長發(fā)育受溫度、pH、光照等環(huán)境條件的影響。菌絲生長的最適溫度范圍為14～28℃，此范圍內(nèi)，3～4 d可以形成大量菌絲，5～7 d就可形成黑色菌核。pH對菌絲生長及菌核萌發(fā)的影響不大，pH為4～11時均能生長和萌發(fā)，最適生長的pH為5～7，即中性、偏酸性環(huán)境。光照的有無對菌絲的生長影響有限［4］。油菜菌核病的發(fā)生以及嚴(yán)重程度還和油菜的花期有關(guān)。周樂聰［5］研究發(fā)現(xiàn)，油菜的開花期與子囊盤的發(fā)生期相吻合的時間長短，與油菜成熟期病害發(fā)生的程度有著顯著的回歸關(guān)系。由此可見，菌核菌廣泛的寄主范圍，強(qiáng)大的寄生和腐生能力，是有生物學(xué)基礎(chǔ)的。

2　菌核菌的病理研究

菌核菌的致病機(jī)理復(fù)雜，菌核菌的致病因子以及各個因子之間的相互作用機(jī)制還有許多尚不清楚的地方，但菌核菌在侵染油菜等植株時必須分泌一系列的毒素因子以達(dá)到侵染的目的是不容置疑的。這些致病因子包括：降解寄主細(xì)胞壁和角質(zhì)層的酶類，破壞寄主細(xì)胞結(jié)構(gòu)的附著器以及破壞寄主細(xì)胞膜和正常代謝的毒素等等［6］。另外，菌核菌的次生代謝產(chǎn)物草酸被認(rèn)為在致病過程中有著重要作用。

2.1與油菜菌核菌致病有關(guān)的酶

寄主表皮的角質(zhì)成分是病原菌成功侵入需要突破的第一道屏障。角質(zhì)酶在植物病原真菌中廣泛存在，它能夠催化寄主表皮的角質(zhì)多聚物水解。角質(zhì)酶均為酯酶，屬于絲氨酸酯酶，可水解多聚體角質(zhì)的酯鍵、脂肪酸酯、乳化的甘油三酯等。目前，對角質(zhì)酶在真菌病原物的侵染方面只在煙草赤星病、番茄膠孢炭疽菌等少數(shù)作物病害中發(fā)現(xiàn)［7，8］。在油菜菌核菌的研究中未見報(bào)道。

細(xì)胞壁是病原菌侵入寄主植物的主要屏障，因此細(xì)胞壁水解酶是菌核病菌侵染油菜成功與否的最關(guān)鍵因素。細(xì)胞壁的主要成分包括：果膠、纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和糖蛋白。分解以上物質(zhì)的酶統(tǒng)稱為細(xì)胞壁降解酶。其中研究最多的是果膠降解酶類。Vincenzo Lionetti等［9］研究了果膠甲酯酶在植物—真菌相互作用中的影響。果膠是以高度甲酯化的程度存在于細(xì)胞壁，在病原真菌果膠甲酯酶的作用下脫甲酯化。脫甲酯化的果膠嚴(yán)重影響了果膠與細(xì)胞壁其他成分的相互作用，細(xì)胞壁變得松弛，病原真菌更易侵染植株［10］。另一方面，脫甲酯化的果膠更易被植物分泌的果膠水解酶以及多聚半乳糖醛酸酶等果膠酶降解［11］。官春云［12］認(rèn)為，在整個病原菌的侵染過程中，病原菌的營養(yǎng)是病原菌在寄主中建立寄生關(guān)系的關(guān)鍵因素。病原菌侵染植株需要大量的能量，只有大量的可利用的營養(yǎng)才能讓這些病菌成功侵染植株，因此，細(xì)胞壁降解酶類和蛋白質(zhì)降解酶類在發(fā)病過程中也起分解植物組織為病原菌提供營養(yǎng)的作用。另外，植物病原菌還能產(chǎn)生一些降解細(xì)胞膜和細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的酶，如蛋白酶、脂酶、淀粉酶等，用以降解蛋白質(zhì)、類脂和淀粉等。

2.2草酸在油菜菌核菌致病中的作用

草酸普遍存在于植物界，且在植物體內(nèi)常以草酸鹽形式存在。草酸被認(rèn)為與菌核病侵染有密切關(guān)系，是菌核菌侵染油菜的最主要毒力因素。Max-Well［13］和Lumsden［14］在菌核病菌侵染大豆的實(shí)驗(yàn)中檢測到了受感染大豆組織中草酸的存在。Rai與Dhawan［15］首次證實(shí)了受感染的油菜組織中存在草酸。吳純?nèi)实龋?6，17］研究了草酸對不同時期油菜不同組織的毒性，以及草酸在受感染油菜的各個組織中結(jié)晶分布情況，進(jìn)一步證明了草酸在菌核病菌感染過程中的重要作用。劉勝毅等［18］進(jìn)行了草酸在油菜中的生理代謝研究，證實(shí)了油菜對菌核病的抗性與對草酸抗性高度一致。毛瑋等［19］通過接種菌核病菌誘導(dǎo)與直接使用草酸誘導(dǎo)，研究了兩種不同誘導(dǎo)條件下油菜組織中幾種重要生物酶活性。在誘導(dǎo)過程中，草酸可能通過以下方式影響植物組織：草酸降低了寄主細(xì)胞的pH值，從而提高了病菌的細(xì)胞壁降解酶的活性，加速了寄主細(xì)胞解體；草酸抑制了與宿主抗性相關(guān)的酶以及光合作用酶的活性；草酸和鈣結(jié)合成草酸鈣晶體有可能堵塞導(dǎo)管或微管束而導(dǎo)致萎蔫；草酸對寄主細(xì)胞的直接毒害作用，表現(xiàn)在草酸有強(qiáng)的離子螯合能力，能改變寄主細(xì)胞膜透性，引起電解質(zhì)喪失，破壞葉綠體結(jié)構(gòu)，為病菌提供了營養(yǎng)和生存環(huán)境。但20世紀(jì)90年代后有研究表明，草酸是一種重要的非生物激發(fā)因子［20，21］，能誘導(dǎo)植物中一些與防御反應(yīng)相關(guān)的過氧化物酶的活性提高，低濃度的草酸甚至還能促進(jìn)單倍體愈傷組織生長和植物再生。Brett Williams等［22］通過對草酸生成障礙類型的菌核菌突變株（A2）侵染植株，研究顯示菌核菌分泌的草酸控制宿主內(nèi)環(huán)境的氧化還原水平（主要是ROS），從而表現(xiàn)對宿主的致病性與抗性誘導(dǎo)作用。侵染初期，菌核菌分泌高濃度的草酸，形成高度還原性環(huán)境強(qiáng)烈抑制宿主氧爆發(fā)，從而抑制宿主受感染區(qū)域程序性細(xì)胞死亡為代表的防衛(wèi)反應(yīng)；隨著侵染的加深，短時高濃度的草酸進(jìn)入代謝途徑，降低了因草酸造成的環(huán)境還原性，促使宿主內(nèi)源氧爆發(fā)，誘發(fā)宿主所有氧爆發(fā)區(qū)域發(fā)生細(xì)胞程序性死亡，形成大面積腐殖質(zhì)，從而有利于菌核菌擴(kuò)布。

2.3類整合素蛋白在油菜抗菌核病中的作用

類整合素是動物體內(nèi)廣泛存在的一類胞外基質(zhì)受體，它所介導(dǎo)的粘附作用參與細(xì)胞的多種功能，尤其是在胞外信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方面發(fā)揮著重要的作用。在植物和細(xì)菌、真菌等微生物中也存在類整合素蛋白。植物病原真菌中的類整合素蛋白在幫助其侵染寄主方面發(fā)揮著重要的作用。Zhu等［23］的研究發(fā)現(xiàn)，在菌核菌侵染的早期，可以檢測到其類整合素蛋白基因表達(dá)明顯上調(diào)，而將該基因沉默的突變株侵染油菜，菌核菌的致病性大大降低。于此同時，防衛(wèi)反應(yīng)相關(guān)基因PDF1.2和PR-1在接種后3 h就大幅度上調(diào)表達(dá)。這說明菌核菌類整合素蛋白是菌核菌的致病因子，在菌核菌致病中發(fā)揮著重要的作用。Caleb Knepper等［24］研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥中的抗病蛋白NDR1是一種類類整合素蛋白，在擬南芥抗真菌感染中的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方面發(fā)揮重要的作用。猜想其可能是類整合素蛋白識別受體，以此介導(dǎo)植株的抗病性。

3　寄主對菌核菌侵染的應(yīng)答反應(yīng)

多年以來，研究者們通過多種方式對寄主植物與菌核菌互作過程中的生理、生化和分子生物學(xué)方面進(jìn)行了研究，在一定程度上解釋了寄主應(yīng)答和抵抗菌核菌的機(jī)理。

3.1細(xì)胞的程序化死亡

細(xì)胞的程序化死亡（programmed cell death，PCD）是單個細(xì)胞受其內(nèi)在基因編程的調(diào)節(jié)，通過主動的生化過程而自殺死亡的現(xiàn)象，主要有細(xì)胞凋亡和自我吞噬兩種方式。PCD在植物的生長、發(fā)育等過程中非常重要，也在植株/病原菌的相互作用過程中發(fā)揮著重要作用。PCD既能誘導(dǎo)植株的抗病性也能引起植株感?。?5～27］。植物病原物互作過程中起初引發(fā)的過敏反應(yīng)就是寄主引發(fā)的局部的、快速的PCD，可以阻止病原菌的擴(kuò)展。同時嚴(yán)重的細(xì)胞程序化死亡也能導(dǎo)致植物的感病。因此對PCD的調(diào)控在植物與病原互作過程中也非常關(guān)鍵。PCD參與植物防衛(wèi)反應(yīng)的研究很多，如植物對病原細(xì)菌、真菌和病毒等的過敏反應(yīng)。Kabbage等［28］發(fā)現(xiàn)，草酸分泌缺陷型菌核菌能限制細(xì)胞的死亡表型，但是卻能導(dǎo)致植株的過敏反應(yīng)表型。比如：誘發(fā)胼脂質(zhì)的沉積以及氧爆，由此可以推測，細(xì)胞能識別這種非細(xì)胞凋亡現(xiàn)象并作出防御應(yīng)答。進(jìn)一步研究表明，突變菌株能夠誘導(dǎo)寄主植物產(chǎn)生HR反應(yīng)，而這種反應(yīng)是由于寄主細(xì)胞的自我吞噬引起的。同時，PCD能夠誘發(fā)植物體內(nèi)的MAPKK磷酸化級聯(lián)反應(yīng)，放大植物抗病的信號途徑，提高植株的抗病性［29］。相反的，對于腐生營養(yǎng)型真菌菌核菌而言，寄主產(chǎn)生的非自我吞噬引起的PCD可以為菌核菌的生長發(fā)育提供營養(yǎng)，導(dǎo)致感病。因此植物寄主和病原菌對細(xì)胞程序性死亡的調(diào)控決定了寄主植物的抗病和感病特征。

3.2氧爆

氧爆反應(yīng)是植物在受到病原攻擊時的早期反應(yīng)之一，病原菌主要通過NADPH氧化酶和細(xì)胞壁過氧化物酶兩種途徑誘導(dǎo)產(chǎn)生活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）。ROS是PTI和ETI信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的重要因子。寄主自身誘導(dǎo)產(chǎn)生合適濃度的ROS可以幫助寄主植物抵抗病原侵染，低濃度的ROS則可以作為第二信使，激活植物的抗氧化系統(tǒng)和防御反應(yīng)。而病原誘導(dǎo)產(chǎn)生的高濃度的活性氧對寄主的蛋白、DNA和脂肪等會造成細(xì)胞的氧化性損傷，因此植物也具有一套清除氧自由基的抗氧化機(jī)制。菌核菌在侵染后期會誘導(dǎo)植物合成大量的ROS，并且誘導(dǎo)植物產(chǎn)生PCD反應(yīng)，因此植物本身的抗氧化系統(tǒng)對抵抗菌核菌的入侵也非常重要。研究發(fā)現(xiàn)，大豆在接種菌核菌后，體內(nèi)超氧化物和羥自由基的含量上升，同時丙二醛的含量也升高，證明菌核菌誘導(dǎo)大豆產(chǎn)生了氧爆反應(yīng)。齊紹武等［30］對甘藍(lán)型油菜品系接種后葉片的抗氧化相關(guān)酶的活性與抗菌核病的關(guān)系進(jìn)行了研究，包括過氧化物酶、多酚氧化酶、苯丙氨酸解氨酶、超氧化物歧化酶的活性變化，發(fā)現(xiàn)這些酶的活性在菌核菌的脅迫下上調(diào)表達(dá)，而且抗病品種中的活性高于感病品種。

4　油菜抗菌核菌分子機(jī)制

4.1植物的先天免疫機(jī)制

植物在整個生長發(fā)育過程中時刻受到周圍各種潛在病原微生物的侵染。在植物和病原菌長期相互作用過程中，植物進(jìn)化出一系列復(fù)雜的防御機(jī)制來抵抗病原菌的侵染以保護(hù)自身。植物中抵抗外界微生物刺激所形成的系統(tǒng)被稱為植物天然免疫系統(tǒng)，可分為兩個層次。第一個層次為植物模式識別受體（Pattern recognition recptors，PRRs），識別病原相關(guān)分子模式（Pathogen-associated molecular patterns，PAMPs）或病原菌的損傷模式分子（Damage-associated molecular patterns，DAMP），觸發(fā)病原相關(guān)分子模式觸發(fā)的免疫反應(yīng)（PAMP-triggered immunity，PTI），激活植物體中促絲裂原活化蛋白激酶（Mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號通路使植物產(chǎn)生早期應(yīng)答反應(yīng)；第二個層次為病原菌產(chǎn)生效應(yīng)因子抑制基礎(chǔ)免疫響應(yīng)PTI，而植物產(chǎn)生針對性更強(qiáng)的抗性蛋白（Resistant，R）識別效應(yīng)因子，并通過效應(yīng)因子觸發(fā)型免疫（Effector-triggered immunity，ETI）來重建植物的抗性。Jones等［31］提出四階段Z字模型來闡述植物免疫系統(tǒng)的運(yùn)作。病原菌模式分子（PAMP）被模式分子識別受體（PRR）識別，啟動植物的PTI并激活植物體中MAPK信號通路使植物產(chǎn)生早期應(yīng)答反應(yīng)，抑制病原菌的定殖。PTI為非寄主抗病性，由于非寄主抗病性的普遍存在，病原菌僅可以侵染有限的寄主植物，使之罹病。成功的病原菌克服植物的PTI，為此進(jìn)化產(chǎn)生了多種?；孕?yīng)子，增強(qiáng)了病原物的致病性，得以干擾和克服植物PTI，因此植物產(chǎn)生了效應(yīng)子激發(fā)感病性（Effector-triggered susceptibility，ETS）而罹病。病原菌的效應(yīng)子被植物抗病基因（R基因）產(chǎn)物識別，啟動效應(yīng)子激發(fā)免疫性（Effector-triggered immunity，ETI），導(dǎo)致侵染點(diǎn)的細(xì)胞產(chǎn)生過敏性壞死反應(yīng)。大多數(shù)R基因編碼NBS-LRR類蛋白，識別作用可能是NBS-LRR類蛋白與效應(yīng)子之間的直接識別，也可能是間接識別。識別作用使病原物進(jìn)一步產(chǎn)生小的效應(yīng)子，植物產(chǎn)生的?；疪基因，結(jié)果ETI再次被啟動（圖1）。

圖1　植物與病原體間互作模式圖（Jones and Dangl，2006）

PAMP或DAMP與特定的受體結(jié)合后激發(fā)下游的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制，并誘導(dǎo)抗病基因的表達(dá)。PRRs參與真核生物中高度保守的絲裂原活化蛋白激酶級聯(lián)（MAPK cascades），通過MAPKKK-MAPKKMAPK逐級磷酸化，傳遞細(xì)胞信號。MAPK在植物信號傳遞中起重要作用，識別和早期事件激發(fā)茉莉酸（JA）、乙烯（ET）等內(nèi)源信號分子產(chǎn)生，操控信號傳遞途徑［32］。腐生菌（如菌核菌）的感染啟動植物體內(nèi)JA/ET信號途徑。信號分子經(jīng)過復(fù)雜的放大、傳遞和整合過程，才能活化相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子，活化的轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)入細(xì)胞核，才能激活防衛(wèi)基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)。擬南芥中，PRRs對PAMP/DAMP的識別激活植物體中的MAPK信號通路使植物產(chǎn)生早期應(yīng)答反應(yīng)，調(diào)控?cái)M南芥ET和植保素（camalexin）的生物合成，以產(chǎn)生對腐生菌的抗病反應(yīng)。MPK23/4/6與抗廣譜病原菌相關(guān)，這些激酶通過控制ET及植保素的合成來參與抗病反應(yīng)，擬南芥MAPK3和MAPK6磷酸化下游蛋白并誘導(dǎo)ET合成，啟動植物的防御機(jī)制［33］，超表達(dá)MAPK4基因可以增強(qiáng)油菜對菌核菌的抗病能力［34］。

4.2油菜抗菌核菌相關(guān)基因研究

植物受到病原菌、機(jī)械損傷等各種生物/非生物脅迫后，會發(fā)生一系列防衛(wèi)反應(yīng)。防衛(wèi)反應(yīng)包括宿主細(xì)胞產(chǎn)生的過敏性壞死、細(xì)胞壁組分交聯(lián)、形成小乳突或誘導(dǎo)各種防御相關(guān)蛋白的表達(dá)。研究表明，水楊酸、茉莉酸和乙烯是植物抗病和抗逆信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的重要調(diào)控因子。水楊酸在植物抵抗活體營養(yǎng)型真菌中發(fā)揮著重要的作用，而茉莉酸和乙烯在植物抵抗死體營養(yǎng)型真菌中發(fā)揮著重要的作用。近年來，不少研究工作者嘗試用轉(zhuǎn)基因技術(shù)阻斷菌核菌對植物的侵染，如將抗菌核菌細(xì)胞壁酶類或者草酸降解代謝相關(guān)酶基因轉(zhuǎn)入植物中，以提高植物抗菌核菌的能力。多聚半乳糖醛酸酶（Polygalacturonase inhibitor protein，PGIP）可以抑制多聚半乳糖醛酸酶（Polygalacturonase，PG）的活性，減少PG對植物細(xì)胞壁的降解，激活并表達(dá)PGIP在內(nèi)的一些防衛(wèi)相關(guān)的基因，可以抵抗菌核菌的侵染［35］。將與草酸降解相關(guān)的草酸氧化酶基因OXO或者草酸脫羧酶OXDC轉(zhuǎn)入植物，降解菌核菌代謝產(chǎn)生的草酸，可以提高油菜抗菌核菌的能力［36，37］。R蛋白脂質(zhì)轉(zhuǎn)移蛋白（Lipid Transfer Protein，LTP）廣泛分布于植物、動物和微生物中。Fan Y等將LTP基因轉(zhuǎn)移到油菜中并誘導(dǎo)LTP蛋白的表達(dá)可以提高油菜抗菌核菌的能力；轉(zhuǎn)基因的油菜種子對草酸有更強(qiáng)的抵抗能力，菌核菌侵染后，轉(zhuǎn)基因植株的丙二醛含量比非轉(zhuǎn)基因的植株低，超氧化物歧化酶和過氧化物酶的含量升高［38］。菌核菌侵染油菜會誘導(dǎo)植物體細(xì)胞產(chǎn)生大量的自由基，誘導(dǎo)寄主細(xì)胞的程序化死亡。Rietz S等研究發(fā)現(xiàn)，油菜中的類萌芽素蛋白在抑制植物體內(nèi)氧爆方面發(fā)揮作用，推測其可能在某種程度上能抑制菌核菌在油菜中的擴(kuò)展，但其具體的作用機(jī)制還有待進(jìn)一步的驗(yàn)證［39］。另外，每種生物/非生物脅迫都能激活一個或多個抗性信號傳導(dǎo)途徑，導(dǎo)致一系列抗性基因的誘導(dǎo)表達(dá)［40，41］。植物抗病防御反應(yīng)的信號傳導(dǎo)主要有氧爆、R基因介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、水楊酸（SA）、一氧化氮（NO）、茉莉酸（JA）、乙烯（ET）以及他們的衍生物介導(dǎo)的信號途徑［42］。Wang Zheng等［43］研究發(fā)現(xiàn)，菌核菌侵染油菜時，油菜體內(nèi)的SA、JA信號途徑是被順式激活的。SA信號途徑響應(yīng)時間比JA信號途徑響應(yīng)時間早。這其中包括一系列基因，如SA、JA合成途徑關(guān)鍵酶基因，ICS1、PDF1.2、LOX、AOS、AOC、WRKY70、WRKY75、NPR1等。Wang Zheng等［44］在甘藍(lán)型油菜中過表達(dá)MPK4基因，能提高油菜對菌核菌和灰霉菌的抗性，同時激活PDF1.2基因的表達(dá)。ERFl和0RA59被證明是擬南芥中茉莉酸和乙烯信號的節(jié)點(diǎn)，組成型表達(dá)ERFl激活了一系列抗性相關(guān)基因PDF1.2和ChiB的表達(dá)并顯著增強(qiáng)了對灰霉等真菌的抗性［45］。在油菜中組成型表達(dá)BnERF56能增強(qiáng)油菜對腐生營養(yǎng)型真菌核盤菌和灰霉菌的抗性［46］。研究表明，擬南芥轉(zhuǎn)錄因子（TF）WSKY33受MAPK3/MAPK6激活，WSKY33調(diào)節(jié)擬南芥植保素camalexin（抗腐生菌重要的次生代謝產(chǎn)物）的合成基因（PAD3和CYP71B15）的表達(dá)。

4.3油菜抗菌核菌基因組和蛋白組研究

以上這些研究均從單基因角度出發(fā)，研究角度片面和分散，缺少高通量鑒定策略，而菌核菌和油菜的互作過程涉及多種代謝途徑和調(diào)控機(jī)制。Zhao J等先后利用全基因組芯片技術(shù)和寡核苷酸技術(shù)，比較抗/感菌核菌油菜栽培品種在感染菌核菌后基因差異表達(dá)的mRNA差異，找到了大量的差異基因［47］。Liang等［48］用2DE蛋白質(zhì)組技術(shù)分析菌核菌感染和草酸脅迫情況下油菜蛋白質(zhì)組的變化，發(fā)現(xiàn)油菜中與蛋白質(zhì)生物合成、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、脅迫響應(yīng)和光合作用等生命活動相關(guān)的一些蛋白質(zhì)發(fā)生了變化，抗氧化酶包括過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）均被抑制。Garg等對兩個感/抗油菜品種的子葉進(jìn)行比較蛋白組學(xué)分析，找到了一些與抗病相關(guān)的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)參與乙烯的合成、抗氧化及基礎(chǔ)代謝等生物學(xué)功能［49］。Wen等用2DE蛋白組技術(shù)分析了兩個感/抗品種接種菌核菌后不同時期的蛋白質(zhì)組變化，發(fā)現(xiàn)了一些與氧爆、JA、ET信號途徑及細(xì)胞程序化死亡相關(guān)的差異蛋白。他們在油菜感染菌核菌的不同時間段表達(dá)是變化的，這在一定程度上為解釋油菜抗菌核菌的機(jī)理提供了研究基礎(chǔ)［50］。雖然通過以上方法找到了許多差異表達(dá)的基因或蛋白，卻未對差異基因進(jìn)行深入的功能分析，也未對這些基因是否與油菜抗菌核菌免疫機(jī)制相關(guān)做進(jìn)一步的驗(yàn)證分析，因而無法解析油菜抗菌核菌的分子機(jī)理。

5　總結(jié)和展望

菌核病是油菜的三大病害之一，是造成我國油菜減產(chǎn)的主要原因。菌核菌侵染植株時，分泌一系列降解植物細(xì)胞壁和角質(zhì)的酶及草酸，造成細(xì)胞壁松弛并及時侵入植株體內(nèi)，加重病害。油菜抗菌核病是一個多因素促發(fā)的防御反應(yīng)，雖然對以上不同致病因子在菌核菌侵染油菜中的作用研究，為我們從源頭上克服菌核菌的侵染提供了思路，但是靠單個基因的超表達(dá)并不能從根本上闡明菌核病的致病機(jī)理。運(yùn)用高通量的鑒定技術(shù)是研究油菜抗菌核菌機(jī)理的趨勢，但是如何對這么多的差異蛋白進(jìn)行整理和歸納仍然任重而道遠(yuǎn)。

各種不同的植物激素在植物抗逆中發(fā)揮著不同的作用。水楊酸、細(xì)胞分裂素、赤霉素在植物抵抗細(xì)菌機(jī)械損傷及活體營養(yǎng)型真菌中發(fā)揮著一定的作用；茉莉酸、乙烯在植物抵抗死體營養(yǎng)型真菌中發(fā)揮著重要的作用；同一植物激素在不同的植物體內(nèi)也發(fā)揮著不同的抗病效果。植物體內(nèi)的各種信號途徑都不是孤立的，而是相互交聯(lián)形成的大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，弄清楚各個信號途徑的交聯(lián)作用將為提高植物的某一生物特性提供更明了的意見。在油菜抗腐生菌菌核菌的相關(guān)研究中，應(yīng)著重研究乙烯和茉莉酸信號途徑在油菜抗菌核病中的作用機(jī)理，以期找到與油菜抗菌核菌密切相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子，為提高油菜的抗病性及抗性品種的選育提供更直接的依據(jù)。

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中圖分類號：S435.654

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-5280（2015）01-0084-07

DO I：10.3969/j.issn.1001-5280.2015.01.21

收稿日期：2014 11- 16

作者簡介：李 慧（1989-），女，湖南邵陽人，碩士研究生，Email：lihuihncs@163.com。*通信作者：官春云，教授，中國工程院院士，Email：guancy2011@aliyun.com。

基金項(xiàng)目：湖南省自然科學(xué)基金（13JJ2027）。

Research Progress on Resistance Mechanism of Brassica napus to Sclerotinia sclerotiorum

LIHui1，WEN Li1，2，LIU Kai1，GUAN Chun-yun1*
（1 Oil Crops Institute/National Oil Crops Improvement Center，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China；2 College of Chemical and Biological Engineering，Changsha University of Science and Technology，Changsha，Hunan 410114，China）

Abstract：Sclerotinia sclerotiorum influences the yield of Brassica napus seriously.Research on pathogenic mechanism of Sclerotinia sclerotiorum in oilseed rape can provide the theoretical foundation for breeding.In this paper，the research progress on etiology characteristics，pathogenic mechanism of Sclerotium sclerotium，the host response and resistance mechanism of Brassica napus to Sclerotinia sclerotiorum were summarized，and the current problems and research trend on pathogenicmechanism of Sclerotium sclerotium were prospected.

Keywords：oilseed rape；Sclerotium sclerotium；pathogenicmechanism；disease resistance