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Cloning and Characterization of a β-1, 4-endoglucanase Gene from Burrowing Nematode Radopholus similes

香蕉穿孔线虫β-1,4-内切葡聚糖酶基因的克隆与特征分析


植物寄生线虫的分泌物在线虫的侵染过程中具有重要的作用,其中纤维素水解酶是研究的较多的主要分泌物之一。采用RT-PCR和RACE方法,从香蕉穿孔线虫(Radopholus similis)中获得编码β-1,4-内切葡聚糖酶基因的cDNA序列,命名为RS-eng-1 (GenBank登录号为EU414839)。该cDNA序列全长为1 630 bp,包含一个1 404 bp的开放阅读框(ORF),编码含467个氨基酸的蛋白,理论分子量与等电点分别为48.22 kD和6.04。序列分析表明该酶含有糖基水解酶家族5(GHF5)的保守结构域,N端具有22个氨基酸残基组成的信号肽,C端含有细菌式样的纤维素结合域(CBDⅡ)。原位杂交结果显示此基因在相似穿孔线虫的食道腺部位表达,并且Southern结果显示其为多拷贝基因。cDNA与基因组DNA重叠分析表明,此基因包含6个内含子,切割点符合5‘-GT...AG-3‘的规律。进化分析显示该酶与细菌Bacillus subtilisErwina carotovora 分泌的纤维素酶属于同一支,推测其来源于细菌的水平基因转移。

Proteinaceous secretions from the oesophageal glands of plant-parasitic nematodes have crucial roles in nematode parasitism of plants, of which cellulases are among the best characterized. The full length cDNA sequence of a novel β-1, 4-endoglucanase gene from Radopholus similis was obtained by RT-PCR and RACE, named RS-eng-1 (GenBank: EU414839). It consisted of 1 630 bp in length, with a 1 404 bp ORF encoding a 467 amino acid protein. The putative protein, with the-oretical molecular weight 48.22 kD and pI 6.04, was classified as a member of glycosyl hydrolase family 5. Sequence analysis showed that it had a 22 amino acid signal sequence at N terminal and a bacterial type cellulose-binding domain Ⅱ at C terminal. Southern blot analysis showed that there were multiple copies of RS-eng-1 within Radopholus similis genome. In situ hybridization showed RS-eng-1 was expressed in Radopholus similis‘ esophageal gland cells. Genomic analysis demon-strated that Rs-eng-1 contained six introns demarcated by 5‘-GT...AG-3‘ in the slpice sites and phylogenic analysis suggested that RS-eng-1 had a strong homology to β-1, 4-endoglucanase genes from Bacillus subtilis and Erwina carotovora, which may be indicative of an ancient horizontal gene transfer.


全 文 :园  艺  学  报  2008, 35 (10) : 1431 - 1440
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2008 - 07 - 16; 修回日期 : 2008 - 09 - 04
基金项目 : 国家 ‘973’计划项目 (2002CB111400) ; ‘十一五’‘863’计划项目 (2006AA10Z432) ; ‘十一五’国家科技支撑计
划项目 (2006BAD08A14) ; 公益性行业 (农业 ) 科研专项经费项目 ( nyhyzx072007)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: xiebingyan2003@yahoo1com1cn)
香蕉穿孔线虫β - 1 , 4 - 内切葡聚糖酶基因的克隆
与特征分析
肖 罗 1, 2 , 陈国华 2 , 戴良英 1 , 吕春花 2 , 杨宇红 2 , 谢丙炎 23
(1 湖南农业大学生物安全科学技术学院 , 长沙 410128; 2 中国农业科学院蔬菜花卉研究所 , 北京 100081)
摘  要 : 植物寄生线虫的分泌物在线虫的侵染过程中具有重要的作用 , 其中纤维素水解酶是研究较多
的主要分泌物之一。采用 RT2PCR和 RACE方法 , 从香蕉穿孔线虫 (Radopholus sim ilis) 中获得编码β - 1,
4 -内切葡聚糖酶基因的 cDNA序列 , 命名为 RS2eng21 ( GenBank登录号为 EU414839)。该 cDNA序列全长
1 630 bp, 包含一个 1 404 bp的开放阅读框 (ORF) , 编码含 467个氨基酸的蛋白 , 理论分子量与等电点分
别为 48122 kD和 6104。序列分析表明该酶含有糖基水解酶家族 5 ( GHF5) 的保守结构域 , N端具有 22个
氨基酸残基组成的信号肽 , C端含有细菌式样的纤维素结合域 (CBDⅡ)。原位杂交结果显示此基因在香蕉
穿孔线虫的食道腺部位表达 , 并且 Southern结果显示其为多拷贝基因。cDNA与基因组 DNA重叠分析表明 ,
此基因包含 6个内含子 , 切割点符合 5′2GT. . . AG23′的规律。进化分析表明该酶与细菌 B acillus subtilis和
Erw ina carotovora分泌的纤维素酶属于同一支 , 推测其来源于细菌的水平基因转移。
关键词 : 香蕉穿孔线虫 ; 香蕉 ; β - 1, 4 -内切葡聚糖酶 ; GHF5家族 ; 原位杂交
中图分类号 : S 436; Q 78  文献标识码 : A  文章编号 : 05132353X (2008) 1021431210
C lon ing and Character iza tion of a β21, 42endoglucana se Gene from Burro2
w ing Nema tode R adopholus sim ili
X IAO Luo1, 2 , CHEN Guo2hua2 , DA IL iang2ying1 , LΒ Chun2hua 2 , YANG Yu2hong2 , and XIE B ing2yan23
( 1 College of B iosafety Science and Technology, Hunan A gricu ltura l U niversity, Changsha 410128, China; 2 Institu te of V egetables
and F low ers, Ch inese A cadem y of A gricu ltura l Sciences, B eijing 100081, Ch ina)
Abstract: Proteinaceous secretions from the oesophageal glands of p lant2parasitic nematodes have crucial
roles in nematode parasitism of p lants, of which cellulases are among the best characterized. The full length
cDNA sequence of a novelβ21, 42endoglucanase gene from R adopholus sim ilis was obtained by RT2PCR and
RACE, named RS 2eng21 ( GenBank: EU414839). It consisted of 1 630 bp in length, with a 1 404 bp ORF
encoding a 467 am ino acid p rotein. The putative p rotein, with the oretical molecular weight 48122 kD and p I
6104, was classified as a member of glycosyl hydrolase fam ily 5. Sequence analysis showed that it had a 22
am ino acid signal sequence at N term inal and a bacterial type cellulose2binding domain Ⅱ at C term inal.
Southern blot analysis showed that there were multip le cop ies of RS 2eng21 within R adopholus sim ilis genome.
In situ hybridization showed RS 2eng21 was exp ressed in R adopholus sim ilis esophageal gland cells. Genom ic
analysis demon2strated that RS 2eng21 contained six introns demarcated by 5′2GT. . . AG23′in the slp ice sites
and phylogenic analysis suggested that RS 2eng21 had a strong homology toβ21, 42endoglucanase genes from
B acillus subtilis and E rw ina carotovora, which may be indicative of an ancient horizontal gene transfer.
Key words: R adopholus sim ilis; banana; β21, 42endoglucanase; glycosyl hydrolase fam ily 5; in situ
hybridization
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园   艺   学   报 35卷
香蕉穿孔线虫 (R adopholus sim ilis) 又称相似穿孔线虫 , 最早是由 Cobb于 1891在斐济的香蕉根
内发现的 , 是国际上公认的园艺作物中一种危险性入侵生物 , 能引起香蕉发生根腐病、黑头病、猝倒
病等。
香蕉穿孔线虫的寄主范围非常广 , 已报道的寄主已超过 15科 350种 , 园艺作物及经济作物中包
括香蕉、芭蕉、胡椒、番茄、茄子、马铃薯、西瓜等以及观赏园艺作物的芭蕉科 (芭蕉属和鹤望兰
属植物 )、天南星科 (喜林芋属、花烛属植物 ) 和竹芋科 (肖竹芋属 )。
香蕉穿孔线虫的分布也非常广泛 , 现已在 90个国家和地区绝大多数香蕉产区和温室作物上广泛
发生。检疫部门在进口的一些观赏植物上也多次查获该线虫 (黄法余 等 , 2001; 刘先宝 等 , 2007)。
适生性分析表明 , 我国南方大部分地区都是香蕉穿孔线虫的适生区 (王运生 等 , 2007)。
香蕉穿孔线虫孤雌生殖 , 具有繁殖力强、寄主广泛、扩散能力强、生存竞争能力强等特点 , 传统
的防治措施控制效果不明显。因此 , 迫切需要从分子水平上研究其致病机制 , 进而寻找从根源上切断
其侵染的途径。
植物细胞壁是抵御病原物入侵的首要屏障 , 主要组成成分纤维素是由 1 000多个葡萄糖单位以
β
- 1, 4 -糖苷键相连形成的直链聚合物。有研究表明 , 多种寄生线虫具有复杂的纤维素水解系统 ,
可以有效地降解纤维素 , 从而提高线虫在寄主中的寄生能力。β - 1, 4 - 葡聚糖酶的主要功能是通过
破坏β - 1, 4 -糖苷键降解纤维素 , 引起植物细胞形态和功能上的变化 (Hussey et al. , 2002)。Smant
等 (1998) 用免疫亲和纯化的方法从大豆包囊线虫 (Heterodera g lycines) 和马铃薯金线虫 (Globodera
rostoch iensis) 的亚腹食道腺细胞中各分离得到两种内切葡聚糖酶 ( endoglucanase, EG) , 即 HG2ENG21、
HG2ENG22和 GR2ENG21、GR2ENG22, 并得到了其相应的 cDNA。这两种 EG均属于糖苷水解酶第 5
家族 ( GHF5) , 并且其中一种含有细菌式样的纤维素结合结构域 (CBD ) (D ing et al. , 1998; Smant
et al. , 1998)。
目前 , 南方根结线虫 (M eloidogyne incogn ita )、爪哇根结线虫 (M eloidogyne javan ica)、甜菜胞囊
线虫 ( Heterodera schach tii)、烟草胞囊线虫 ( Globodera tabacum )、穿刺短体线虫 ( P ra ty lenchus pene2
trans) 和松材线虫 (B ursaphenchus xy loph ilus) 分泌的β - 1, 4 -葡聚糖酶基因的 cDNA已被分离克隆
( Gao et al. , 2001; Huang et al. , 2003; Kikuchi et al. , 2004; 张志荣 等 , 2006)。了解编码该分泌物的
基因是研究线虫侵染的基础。因此 , 克隆香蕉穿孔线虫纤维素酶基因 , 对于探究该线虫致病机制具有
重要意义。
1 材料与方法
111 材料
试验于 2006—2008年在中国农业科学院蔬菜花卉研究所进行。香蕉穿孔线虫 (R. sim ilis) 由深
圳检验检疫局和上海检验检疫局提供 , 以 1%琼脂培养基培养的胡萝卜愈伤组织作为香蕉穿孔线虫的
食源 , 25 ℃扩繁种群 , 30~45 d后用漏斗法从胡萝卜愈伤组织上分离线虫 , 收集约 5 000条线虫于
115 mL离心管中 , 蒸馏水洗 3次 , - 80 ℃保存备用。
112 菌种与质粒
克隆载体 pGEM 2T Vector购自天根公司。转化菌种 TOP10购于北京全式金公司。
113 试剂
Trizol Reagent、反转录试剂盒 ( SuperScrip tTM Ⅲ First2strand Synthesis System for RT2PCR)、3′RACE
和 5′RACE试剂盒 (3′RACE System for Rap id Amp lification of cDNA Ends和 5′RACE System for Rap id
Amp lification of cDNA Ends, Version 210 kit) 均购自 Invitrogen公司 ; EcoRⅠ等内切酶购自 Takara公
司 ; Taq酶、DNA Marker、pGM 2T连接试剂盒和宿主菌大肠杆菌 TOP10均为天根生化公司产品 ; 杂
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 10期 肖  罗等 : 香蕉穿孔线虫β - 1, 4 -内切葡聚糖酶基因的克隆与特征分析  
交试剂盒 (D IG H igh Prime DNA Labeling and Detection Starter Kit I) 购自罗氏 (Roche) ; 凝胶回收纯
化试剂盒购自北京百泰克生物技术有限公司。
114 RNA和 D NA的提取
采用 Trizol法提取线虫 RNA, 用 CTAB法提取植物组织和线虫 DNA。
115 cD NA全长扩增
参照已报道的线虫内切葡聚糖酶基因 ( Smant et al. , 1998) , 设计简并引物 CP2F和 CP2R (表 1)
进行 PCR扩增。反应参数为 : 94 ℃预变性 4 m in; 94 ℃变性 30 s, 55 ℃退火 30 s, 72 ℃延伸 30 s,
35个循环 ; 最后 72 ℃延伸 10 m in。分别设计 3′RACE和 5′RACE引物 C43、GSP1、GSP2和 GSP3
(表 1)。RACE具体步骤参照 Invitrogen公司手册 , 获得的扩增产物经连接转化 , 挑选阳性克隆 , 送
上海生工生物工程技术服务有限公司测序验证。
116 gD NA全长扩增
从 RS 2eng21基因开放阅读框 (ORF) 外设计引物 CWD2F和 CWD2R (表 1) , 进行 PCR扩增。反
应条件为 : 94 ℃预变性 4 m in, 94 ℃变性 30 s, 62 ℃退火 30 s, 72 ℃延伸 2 m in, 35个循环 ; 最后
72 ℃延伸 10 m in。
扩增 PCR产物用 110%琼脂糖凝胶电泳检测和分离 , 用 DNA纯化试剂盒纯化后连接到 pGM 2T载
体上 , 转化 TOP10感受态细胞 , 挑取阳性单克隆进行摇菌培养 , 提取质粒做酶切鉴定并测序。
           表 1 试验中设计的引物序列
     Table 1 O ligonucleotide pr im ers designed in exper im en ts
引物 Primer 核酸序列 (5′→3′) Sequence (5′→3′)
CP2F CGG(A) TCA ( TG/CA) AA ( T) TTCTTCACC
CP2R GTGCCG(A) TAC ( T) TCA ( G) GTG(C) ACG
C43 AGACCTACAATGAGCCCACC
GSP1 ATTGAGACAGTGGGAG
GSP2 TGTTCACAGCGGTGGTAACCTTG
GSP3 CAGAGGTGGGCTCATTGTAG
CWD2F ATTCGCCCAAAAATGTGC
CWD2R AGACCTACAATGAGCCCACC
CS2F CGCCCAAAAATGTGCTG
CS2R CAGACATTCAGCATCCA
117 Southern杂交
取 10μg的线虫基因组 DNA和 10μg的胡萝卜基因组 DNA, 分别用 EcoRⅠ和 H indⅢ限制性内切
酶于 37 ℃酶切 16 h。然后于 110%琼脂糖电泳分离 , 探针标记、印迹至硝酸纤维素膜、杂交及显影
均参考地高辛标记与检测试剂盒说明书 (Roche, 德国 ) 进行。
118 原位杂交
根据获得的 RS 2eng21基因设计探针引物 CS2F和 CS2R (表 1)。以 cDNA为模板进行扩增 , 反应
参数为 : 94 ℃预变性 3 m in; 94 ℃变性 30 s, 55 ℃退火 30 s, 72 ℃延伸 30 s, 共 35个循环 ; 最后 72
℃延伸 10 m in。110%琼脂糖凝胶回收纯化 PCR产物。再以 PCR产物为模板 , 分别用 CS2F和 CS2R进
行单引物 PCR, 分别标记正义链和反义链 , 反应参数不变。
根据 de Boer等 (1998) 的方法对线虫进行预处理。收集培养 40 d新鲜的 10 000条线虫 , DEPC
水冲洗 3次 , 移于 M9缓冲液稀释的 2%多聚甲醛中 , 4 ℃处理 18 h后移至室温静置 4 h, 然后用新刀
片将线虫切成 2~4段。蛋白酶 K (2 mg·mL - 1 ) 消化 20 m in, 再将虫体冰浴 30 m in, M9缓冲液洗 3
次。再分别用甲醛和丙酮处理虫体各 1 m in。最后用与虫体等体积的 DEPC水重悬虫体。
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原位杂交及显影检验均参考地高辛标记与检测试剂盒说明书 (Roche, 德国 ) 进行。室温显色 10
h后倒掉显色液 , 加入 TE缓冲液 , 吸取 20μL处理好的样品置于载玻片上 , 盖上盖玻片 , 指甲油封
片 , 用 OLYMPUS显微镜观察并拍照记录。
2 结果与分析
211 cD NA全长的获得
通过同源克隆策略扩增到香蕉穿孔线虫β - 1, 4 - 内切葡聚糖酶基因 RS 2eng21的部分中间片段 ,
测得片段大小为 346 bp。通过 BLAST比对分析表明 , 该片段和其它属线虫的β - 1, 4葡聚糖酶基因
序列有较高的同源性。
之后通过 RACE2PCR技术分别获得 521 bp的 5′端序列 (图 1) 和 1 133 bp的 3′端序列 (图 2)。
图 1 5′RACE扩增香蕉穿孔线虫内切葡聚糖酶基因
M: DL 2000; 1: RS2eng21基因的 5′RACE产物。
F ig. 1 The 5′RACE product of R. sim ili ENG gene
M: DL 2000 marker;
Lane 1: 5′RACE p roduct of RS 2eng21. 图 2 3′RACE扩增香蕉穿孔线虫内切葡聚糖酶基因结果M: DL 2000; 1: RS2eng21基因的 3′RACE产物。F ig. 2 The 3′RACE product of R. sim ili ENG geneM: DL 2000 marker;Lane 1: 3′RACE p roduct of RS 2eng21.
利用 DNAMAN软件将相互重叠的 3段序列进行拼接 , 得到 1 630 bp的全长 cDNA序列 ( GenBank
登录号为 EU414839)。在 NCB I上 (www1 ncbi1nlm1 nih1gov) 分析该基因 , 包括一个 1 404 bp的完整
开放阅读框 (ORF) , 5′端起始密码子 ATG前有一段 44 bp非编码区 , 3′末端有一段 183 bp非编码区 ,
并且 polyA多聚核苷酸结构上游有一段多聚腺苷酸加尾信号序列 ( TAAAA ) , 说明它是一完整的基
因。
该基因的推测氨基酸序列包含一个开始于第 39个氨基酸终止于第 288个氨基酸的催化功能域 ,
属于糖基水解酶第 5家族 ( GHF5) , 在 3′末端包含一段 69个氨基酸的纤维素结合域 ( cellulose bind2
ing domainⅡ, CBDⅡ) , 两个结构域中间由富含丝氨酸 ( Ser) 和苏氨酸 ( Thr) 的连接桥 ( linker)
连接 (图 3)。用 DNAMAN软件分析该基因编码的蛋白理论分子量为 48122 kD , 理论等电点为 6104。
212 跨膜分析
用 TMHMM软件 ( http: / /www1cbs1dtu1dk / services/TMHMM /TMHMM210b1guide1php) 对蛋白质
RS2eng21的跨膜区进行预测 , 结果发现该蛋白可能存在两个跨膜区域 : 在该蛋白的第 1~22个氨基酸
内 , 出现较强的跨膜信号 ; 在第 100~150个氨基酸内出现较弱的跨膜信号。
利用 Signal P310 Server程序对推测蛋白 RS2eng21的信号肽进行预测 , 结果显示其 N端具有 22个氨
基酸的信号肽 , 其剪切位点可能位于第 22位 (丙氨酸 ) 和 23位 (亮氨酸 ) 之间。剪切位点的可能性为
6916% , 信号肽的可能性为 98%。跨膜区分析与信号肽分析一致 , 说明该蛋白能被分泌到胞外。
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213 基因结构分析
根据获得的 RS 2eng21基因的 ORF设计特异引物 , 从香蕉穿孔线虫基因组 DNA中通过 PCR扩增
得到 RS 2eng21DNA序列 , 大小为 2 251 bp。
用 DNAMAN软件分析 , 结果表明 RS 2eng21具有 6个内含子 , 大小分别为 108、47、74、45、108
和 249 bp; 其剪接位点都符合 “5′2GT⋯AG23′”规律。
对内切葡聚糖酶蛋白序列的内含子 /外显子数据进行重叠比对分析 , 结果表明其内含子与已报道
的内切葡聚糖酶的基因 (HG2eng21、HG2eng22和 RG2eng21、RG2eng22) 具有相同的位置。信号肽的切
割位点也存在保守性 , 一般都是从丙氨酸后切开。
RS 2eng21的第 3、4、5个内含子的位置与其他 4个基因的第 5、6、7个内含子的位置一致 , 1、2
号内含子的位置与其他基因的 1、2号内含子的位置有细微差异 (图 4)。但是 , 这些基因的内含子的
序列和大小没有规律。
214 Southern杂交结果分析
杂交膜结果显示 , 香蕉穿孔线虫基因组用 EcoRⅠ和 H indⅢ酶切的两个泳道中都有 2~5条清晰的
杂交条带 , 胡萝卜的基因组 (阴性对照 ) 没有发现杂交带 , 说明香蕉穿孔线虫的基因组中存在 RS 2
eng21基因 , 且为多拷贝 (图 5)。
图 5 RS 2eng21的 Southern结果分析
1, 2: 胡萝卜基因组的阴性对照 ; 3: 香蕉穿孔线虫基因组 EcoRⅠ酶切 ;
4: 香蕉穿孔线虫基因组 H indⅢ酶切。
F ig. 5 Southern blot ana lysis of RS 2eng21
1, 2: Daucus carrot DNA as negative control; 3: R. sim ilis DNA digested by EcoRⅠ;
4: R. sim ilis DNA digested by H indⅢ.
215 原位杂交结果分析
原位杂交结果 (图 6) 显示 , 用地高辛标记的反义链探针与线虫杂交的处理中 , 线虫的食道腺
( G) 显色 , 中食道球无颜色 ; 而用地高辛标记的正义链探针与线虫杂交的处理中 , 线虫的食道腺不
显色 , 说明没有探针与线虫结合 , 从而表明 RS 2eng21基因在线虫的食道腺细胞内特异表达。
216 系统发育树的构建
将 RS 2eng21基因编码的蛋白 RS 2eng21与线虫纲已报道的β - 1 , 4 - 葡聚糖酶以及其它功能结
构域相似的蛋白进行多序列比较 , 再利用 M EGA 410软件采用邻位法 NJ构建系统进化树 (图 7)。
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 10期 肖  罗等 : 香蕉穿孔线虫β - 1, 4 -内切葡聚糖酶基因的克隆与特征分析  
结果显示 , RS 2eng21与大豆胞囊线虫 HG2ENG21和马铃薯金线虫 GR2ENG21的同源性为 54% , 与穿
刺短体线虫 PP2ENG21的同源性为 48% , 与南方根结线虫 M I2ENG21的同源性为 38% , 与松材线虫 BX2
ENG21同源性仅为 18%。在糖基水解酶第 5家族 ( GHF5) 内 , HS2ENG21与 HG2ENG21、GR2ENG21与
GT2ENG21、M I2ENG21与 MJ2ENG21分别形成同一分支 , 说明它们种间差异不大 , 但是属间差异较大。
3 讨论
关于香蕉穿孔线虫的致病基因 , 国内尚无报道。本研究分离克隆的香蕉穿孔线虫内切葡聚糖酶
RS 2eng21基因属于糖基水解酶家族 5 ( GHF5) , 其氨基酸序列包括一个 22个氨基酸的信号肽、248个
氨基酸的纤维素酶催化域、以及一个 69个氨基酸纤维素酶结合区域。与 RS 2eng21相似性较高的大豆
胞囊线虫中已鉴定出两类同属于糖基水解酶家族 5 ( GHF5) 的β - 1, 4 - 内切葡聚糖酶 , 其中一类
含有 CBD, 另外一类缺失 CBD ( Yan et al. , 2001)。信号肽的存在 , 说明线虫将内切葡聚糖酶分泌到
胞外 ; 而纤维素结合域则利于提高酶的活性 , 加速纤维素的分解。
Southern杂交结果表明 , RS 2eng21在胡萝卜植物组织中没有同源基因。目前发现的植物内源β -
1, 4 -葡聚糖内切酶大都属于糖基水解酶第 9家族 , 例如在番茄果实中发现的 5种β - 1, 4 -葡聚糖
内切酶 (Lashbrook et al. , 1994)。原位杂交的结果表明 RS 2eng21由香蕉穿孔线虫的食道腺细胞产生 ,
这与文献中已报道的线虫分泌物产生的部位相同 , 如 Goellner等 (2001) 年在根结线虫与大豆胞囊线
虫的侵染期幼虫食道腺中也检测到了内切葡聚糖酶基因的表达产物。W ang等 (1999) 证明线虫能够
从腹食道腺分泌细胞壁降解酶来软化植物组织。寄生线虫利用这些内切葡聚糖酶穿刺植物细胞壁 , 一
方面为侵染打开通道 , 另一方面为线虫本身生长提供营养源 ( Goellner et al. , 2001)。
β - 1, 4 -内切葡聚糖酶基因是目前植物寄生线虫研究最清楚的寄生基因。同源比对分析揭示该
基因家族与细菌内切葡聚糖酶基因的亲缘关系最近。Smant等 (1998) 分离的大豆胞囊线虫 (Hetero2
dera g lycines ) 和马铃薯金线虫 (Globodera rostoch iensis) 分泌的内切葡聚糖酶 HG2ENG21和 GR2ENG21
具有细菌来源的纤维素结合区域 (CBD )。用疏水簇 ( hydrophobic cluxter analysis, HCA ) 分析方法发
现与细菌 B acillus subtilis和 C lostrid ium cellu loly ticum 产生的纤维素酶的疏水结构域的相似性达到
37% ~44%。本研究中的 RS 2eng21也具有细菌来源的 CBD , 进化分析表明其与细菌 B. subtilis和
E rw in ia carotovora分泌的纤维素酶属于同一支 , 推测其与大豆胞囊线虫分泌的纤维素酶一样来源于细
菌的水平基因转移。
本研究获得了香蕉穿孔线虫β - 1, 4 -内切葡聚糖酶基因 , 并利用原位杂交对该基因的表达进行
了定位 , 有助于人们对于植物寄生线虫致病基因表达的了解 , 后续试验将结合 RNA i以及构建表达
dsRNA的转基因植物 , 深入研究和验证该基因功能 , 从而为防治香蕉穿孔线虫提供新的策略。
References
de Boer J M, Yan Y, Smant G, Davis E L, Baum T J. 1998. In situ hybridization to messenger RNA in Heterodera glycines. Journal of Nematology,
30 (3) : 309 - 312.
D ing X, Shields J, A llen R, Hussey R S. 1998. A secretory cellulose2binding p rotein cDNA cloned from the root2knot nematode (M eloidogyne
incognita) . Mol Plant2M icrobe Interact, 11: 952 - 959.
Gao B, A llen R, Maier T, Davis E L, Baum T J, Hussey R S. 2001. Identification of putative parasitism genes exp ressed in the esophageal
gland cells of the soybean cyst nematode Heterodera glycines. Mol Plant2M icrobe Interact, 14: 1247 - 1254.
Gao B, A llen R, Maier T, Davis E L, Baum T J, Hussey R S. 2002. Identification of a newβ21, 42endoglucanase gene exp ressed in the
esophageal subventral gland cells of Heterodera glycines. Journal of Nematology, 34 (1) : 12 - 15.
Goellner M, W ang X, Davis E L. 2001. Endo2beta21, 42glucanase exp ression in compatible p lant2nematode interactions. Plant Cell, 13 (10) :
2241 - 2255.
9341
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
园   艺   学   报 35卷
Huang Fa2yu, L iang Chao2qiong, Zou Huan2wen, Xu Bei2da. 2001. Radopholus sim ilis was intercep ted from the Anthurium andraeanum impor2
ting from South Korea. Plant Quarantine, 15 (3) : 164. ( in Chinese)
黄法余 , 梁琼超 , 邹焕文 , 徐北大. 2001. 从韩国红掌截获香蕉穿孔线虫. 植物检疫 , 15 (3) : 164.
Huang G, Gao B, Maier T, A llen R, Davis E L, Baum T J, Hussey R S. 2003. A p rofile of putative parasitism genes exp ressed in the esopha2
geal gland cells of the root2knot nematode M eloidogyne incognita. Mol Plant2M icrobe Interact, 16 (5) : 376 - 381.
Hussey R S, Davis E L, Baum T J. 2002. Secrets in secretions: Genes that control nematode parasitism of p lants. B razilian Journal of Plant
Physiology, 14: 183 - 194.
Kikuchi T, Jones J T, A ikawa T, Kosaka H, Ogura N. 2004. A fam ily of glycosyl hydrolase fam ily 45 cellulases from the p ine wood nematode
B ursaphelenchus xylophilus. FEBS Letters, 572 (1 - 3) : 201 - 205.
Lashbrook C C, Gonzalez2Bosch C, Bennett A B. 1994. Two divergent endo2β21, 42glucanase genes exhibit overlapp ing exp ression in ripening
fruit and abscising flowers. Plant Cell, 6 (10) : 1485 - 1493.
L iu Xian2bao, Cai J i2m iao, Huang Gui2xiu. 2007. Identification of R adopholus sim ilis on Anthurium in Hainan. Chinese Journal of Trop ical
Agriculture, 27 (3) : 20 - 23. ( in Chinese)
刘先宝 , 蔡吉苗 , 黄贵修. 2007. 海南省红掌穿孔线虫的鉴定. 热带农业科学 , 27 (3) : 20 - 23.
Smant G, Stokkermans J, Yan Y, de Boer J M, Baum T J, W ang X, Hussey R S, Gommers F J, Henrissat B , Davis E L. 1998. Endoge2
nous cellulases in animals: Isolation of beta21, 42endoglucanase genes from two species of p lant2parasitic cyst nematodes. Proceedings of the
National Academy of Sciences, 95 (9) : 4906.
W ang X, Meyers D, Yan Y, Baum T, Smant G, Hussey R, Davis E. 1999. In p lanta localization of aβ21, 42endoglucanase secreted by Hetero2
dera glycines. Mol Plant2M icrobe Interact, 12: 64 - 67.
W ang Yun2sheng, Xie B ing2yan, W an Fang2hao, Xiao Q i2m ing, Dai L iang2ying. 2007. App lication of ROC curve analysis in evaluating the
performance of alien speciespipotential distribution models. B iodiversity Science, 15 (4) : 365 - 372. ( in Chinese)
王运生 , 谢丙炎 , 万方浩 , 肖启明 , 戴良英. 2007. 相似穿孔线虫在中国的适生区预测. 中国农业科学 , 15 (4) : 365 - 372.
Yan Y, Smant G, Davis E. 2001. Functional screening yields a newβ21, 42endoglucanase gene from Heterodera glycines thatmay be the p roduct
of recent gene dup lication. Mol Plant2M icrobe Interact, 14: 63 - 71.
Zhang Zhi2rong, L iao J in2ling, Cui Ru2qiang, Zhuo Kan, L i Xun2dong, Zheng J ing2jun, Chen Hai2yan, W ang Xian. 2006. Cloning and
sequence analysis of full2length cDNA ofβ21, 42endoglucanase genes of M eloidogyne javanica. Acta Phytopathologica Sinica, 36 ( 6 ) :
517 - 522. ( in Chinese)
张志荣 , 廖金铃 , 崔汝强 , 卓 侃 , 李迅东 , 郑静君 , 陈海燕 , 王 鲜. 2006. 爪哇根结线虫β - 1, 4 - 内切葡聚糖酶基因 cDNA
全长克隆和序列分析. 植物病理学报 , 36 (6) : 517 - 522.
“第三届国际龙眼、荔枝及其它无患子科果树学术研讨会”纪要
由国际园艺学会 ( ISHS)、中国园艺学会 (CSHS)、福建农林大学 ( FAFU ) 主办 , 福建省农业厅、福建省农业
科学院、福建省园艺学会、泉州市人民政府共同协办 , 福建农林大学园艺学院承办 , 潘东明教授召集的第三届国际龙
眼、荔枝和其它无患子科果树学术研讨会于 2008年 8月 25—29日在福州福建农林大学召开。
与会代表 130人 , 分别来自泰国、澳大利亚、南非、印度、墨西哥、巴西、巴基斯坦、印度尼西亚、德国、英
国、美国、以色列、中国等。其中境外代表 50人 , 国内代表 80人。大会收到论文摘要 138篇 , 全文将在 《Acta Hor2
ticulturae》发表。
研讨会进行了六大主题的学术交流 : 1) 世界生产与贸易 ; 2) 种质资源、遗传传育种和生物技术 ; 3) 栽培和生
理 ; 4) 采后生理生化、贮运和加工 ; 5) 病虫害及其防治 ; 6) 其它。大会口头报告 66个 (国内 32个 ) , 其中特邀
报告 5个 , 展板 79块 (国内 56块 )。会议期间和会后 , 与会代表还参观考察了福建省福州、泉州、厦门、漳州等地
的龙眼、荔枝生产、加工与销售情况。
13个国家代表表决同意 4年后即 2012年在南非举行第四届国际荔枝龙眼学术研讨会。国际龙眼、荔枝及其它无
患子科果树学术研讨会在中国第二次成功举办 , 为我国赢得了荣誉 , 将推动我国荔枝、龙眼产业的发展。
会议秘书处  邱栋梁   2008年 9月 9日
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