全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2009, 35(5): 786−794 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家高技术研究发展计划项目(863 计划)(2006AA10A104)，霍英东教育基金项目(94021)，北京市自然科学基金项目(6061003), 国家
自然科学基金项目(30871528)资助。
*
通讯作者(Corresponding author): 孙其信, E-mail: qxsun@cau.edu.cn **共同第一作者
Received(收稿日期): 2008-10-07; Accepted(接受日期): 2009-02-17.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2009.00786
白粉菌(Erysiphe graminis)侵染诱导表达的小麦糖苷水解酶基因
TaGlc2的克隆与鉴定
Ramesh N PUDAKE 辛明明** 尹玉静** 解超杰 倪中福 孙其信*
中国农业大学农业生物技术国家重点实验室 / 农业部作物基因组学与遗传改良重点开放实验室 / 北京市作物遗传改良重点实验室
/ 教育部作物杂种优势研究及利用重点实验室, 北京 100193
摘 要: 真菌病害是世界小麦生产中的最重要的病害之一。目前, 在小麦中已经鉴定出一批小麦病菌侵染诱导基因,
包括病程相关基因和抗真菌水解酶基因(葡聚糖酶基因和几丁质酶基因)。最近的研究表明, 植物 1,3-β-葡聚糖酶参与
对真菌侵染的防卫。本研究从小麦 cDNA 文库中克隆出一个编码小麦 1,3-β-葡聚糖酶的新基因, 命名为 TaGlc2。该
基因编码的氨基酸序列与糖苷水解酶基因家族 17高度同源。采用实时定量 PCR分析方法对 TaGlc2基因在白粉菌侵
染(Erysiphe graminis)后小麦叶片中的表达模式进行研究, 发现 TaGlc2基因在白粉菌侵染 6 h后表达明显增强, 至 24
h 达到峰值, 说明该基因受白粉菌侵染诱导表达。获得了 TaGlc2 基因 5上游调控区序列, 发现存在与病菌侵染响应
有关的顺式元件。小麦 TaGlc2基因在小麦白粉病抗性上可能具有重要作用。
关键词: 1,3-β-葡聚糖酶; 白粉菌; 真菌侵染; 基因表达; 小麦
Cloning and Characterization of a Novel Wheat Glycoside Hydrolase Gene
TaGlc2 Induced by Powdery Mildew Pathogen (Erysiphe graminis) Infection
Ramesh N PUDAKE, XIN Ming-Ming**, YIN Yu-Jing**, XIE Chao-Jie, NI Zhong-Fu, and SUN Qi-Xin*
State Key Laboratory for Agrobiotechnology / Key Laboratory of Crop Heterosis and Utilization, Ministry of Education / Key Laboratory of Crop
Genomics and Genetic Improvement, Ministry of Agriculture / Beijing Key Laboratory of Crop Genetic Improvement, China Agricultural University,
Beijing 100193, China
Abstract: Fungal diseases cause serious yield losses of wheat worldwide. Up to date, numerous genes involved in the
wheat-pathogen response have been identified. These include pathogenesis related (PR) genes and antifungal hydrolases such as
glucanase and chitinase genes. Recently, there has been increasing number of studies providing evidence of the potential
involvement of 1,3-β-glucanase in defense against fungal infection. In this study we identified a cDNA encoding a 1,3-β-glucanase,
designated TaGlc2, from wheat cDNA library. The deduced peptide sequence of TaGlc2 is similar to a glycoside hydrolase family
17. Using real time PCR, the expression pattern of TaGlc2 in wheat seedlings inoculated with powdery mildew pathogen (Erysi-
phe graminis) was determined. The results showed that TaGlc2 is inducible in response to fungal infection. The 5 genomic region
of TaGlc2 was isolated and it contains some cis-elements which are reported to be involved in pathogenesis response.
Keywords: 1,3-β-glucanase; Powdery mildew; Fungal inoculation; Gene expression; Wheat
1,3-β-葡聚糖酶(EC3.2.1.39)催化水解由 1,3-β-
葡萄糖相连形成的多聚体 1,3-β-葡聚糖, 研究表明
1,3-β-葡聚糖是多种真菌细胞壁的主要成分[1], 同时
也是某些植物细胞壁的组成成分。葡聚糖酶在植物
发育的多个时期例如种子萌发[2], 小孢子萌发[3], 受
精过程[4]等起着重要的作用。1,3-β-葡聚糖酶在植物
和真菌中已经受有广泛的研究, 它是糖苷水解酶家
族 17(GH-17)的成员。已有报道发现 1,3-β-葡聚糖酶
受真菌细胞壁内 1,3-β-葡聚糖的诱导, 具有抵抗真
菌侵染的功能 [5-7]。另外 , 它能诱导寡聚糖的释放 ,
从而促使病程相关蛋白(PR-蛋白)和植保素等抗性基
因的表达[8]。
小麦是我国第二大粮食作物, 同时也是世界上
重要的食物来源, 而真菌病害是危害小麦产量的重
第 5期 Ramesh N PUDAKE等: 白粉菌侵染诱导表达的小麦糖苷水解酶基因 TaGlc2的克隆与鉴定 787


要原因之一。1,3-β-葡聚糖酶在小麦抵抗叶锈菌侵染
过程中的蛋白质表达变化已有报道, 研究发现正常
的生长条件下, 抗病品种和感病品种的 1,3-β-葡聚糖
酶的表达活性都很低, 接种叶锈菌后, 抗病品种在
48 h 内的表达水平比接种前明显提高, 虽然感病品
种接种后 1,3-β-葡聚糖酶的表达水平也有提高, 但
是比接种后抗病植株的表达活性低 62%, 甚至比接种
前的抗病植株仍然低 32%[6]。同时还发现通过 1,3-β-
葡聚糖酶对真菌细胞壁的溶菌酶作用, 1,3-β-葡聚糖
酶在抗性反应中和几丁质酶具有协调互作功能。
另有研究者发现小麦超表达 1,3-β-葡聚糖酶能
够有利于抵抗真菌的侵染。Zhao等[9]将烟草的 1,3-β-
葡聚糖酶基因转到 3 个小麦品种中, 使得小麦都提
高了对白粉病的抗性 , 还有报道 [10]发现超表达
1,3-β-葡聚糖酶的小麦能够提高对赤霉病的抗性。
以上研究表明 1,3-β-葡聚糖酶与植物防御信号
密切相关, 它在叶片表皮细胞中的大量表达, 能够
在真菌侵染早期起到抵制真菌侵染的作用。本研究
旨在鉴定编码小麦 1,3-β-葡聚糖酶的基因, 并确定其
响应白粉菌(Erysiphe graminis)侵染时的表达变化。
1 材料与方法
1.1 核酸提取
利用 Trizol试剂(Invitrogen, USA)提取小麦幼苗
根系与叶片 RNA, 然后用 DNA 酶消化去除 DNA,
为确定 RNA是否有 DNA的污染, 利用 β-actin基因
引物对未反转录的 RNA 进行实时定量 PCR 检测。
反转录体系是 20 μL, 含有 2 μg总 RNA, 反转录酶
为MMLV (Promega, USA), 实验全程使用不含 RNA
酶器皿。
抗病材料和感病材料的 DNA 提取采用 CTAB
方法[11]。
1.2 cDNA和基因组序列克隆分离
利用正常生长状态下的农大 3338 幼苗叶和根
系建立 Lambda Zap II (Stratagene, USA)cDNA文库。
根据 Bouzidi等[12]方法利用 PCR 进行筛选。用来筛
选的引物 TG1和 TG2(表 1)是根据 1,3-β-葡聚糖酶的
EST序列设计, 共获得 6个候选克隆, 利用辅助噬菌
体 (Stratagene, USA)共转染拯救获得这些克隆的
cDNA, 通过转染 E. coli DH5α 菌株并测序获得
TaGlc2的 cDNA全长(NCBI登录号为 EU816911)。
克隆基因组序列的引物是根据 cDNA 设计, 扩
增产物纯化后连接到 pGEM-T easy 载体(Promega,
USA)测序, 并通过 genome walker获得 TaGlc2启动
子区域序列, 扩增引物为 TG3和 TG4(表 1)。
1.3 小麦苗期接种方法
将普通小麦的近等基因系(感病品种为京冬 8号
和抗病品种为含有 Pm30’的京冬 8号)种植在直径约
8~10 cm的花盆中, 幼苗一叶一心时, 用当地白粉菌
E09 菌系进行人工接种, 接种 12 h 后剪取叶片, 迅
速用液氮冷冻, 以备提取 RNA。
1.4 白粉菌侵染后小麦 TaGlc2的表达分析
2 μg 总 RNA 经过 DNA 酶消化后, 反转录成
cDNA, 以此为模板, 利用引物 TG5和 TG6 (表 1)通
过实时定量 PCR进行表达分析。
1.5 序列分析
通过NCBI数据库BLASTp发现编码小麦 1,3-β-
葡聚糖酶的基因[13], 利用 ClustalW软件进行蛋白序

表 1 本实验所用引物列表
Table 1 List of primers used in this study
引物名称
Primer name
序列
Sequence (5′→3′)
说明
Comment
TG1 AGAATAGCGAATAACCTCCC PCR screening of cDNA library
TG2 TCAGATGTCCATTCCGAGTTT PCR screening of cDNA library
TG3 AACACCAACCAGTCCGCCTGAACCCA Primer for genome walking to clone promoter
TG4 ACGAGGTGGATTGGCGACCCGACGAA Nested primer used for genome walking
TG5 TCAAAATCAAGCAGGAGCAT Primer for Real Time-PCR of TaGlc2
TG6 TAACCGCAGCCAAATAGTGT Primer for Real Time-PCR of TaGlc2
SM289F CAAGGTGTTGCTTCCATACTTGCCGTGGCCCT Primer for Real Time-PCR of SM289
SM289R GAAAGTAACGGAGTAGGCCGGCGACTTGTCCG Primer for Real Time-PCR of SM289
PRb1F CAACAATAACCTCGGCGTCT Primer for Real Time-PCR of PRb1
PRb1R TCGGTCCCTCTGGCTAGTTA Primer for Real Time-PCR of PRb1
Actin-F GACCCAGACAACTCGCAAC Primer used to clone β-actin as internal control
Actin-R GGAATCCATGAGACCACCTAC Primer used to clone β-actin as internal control
788 作 物 学 报 第 35卷

列比对 [14-15], 利用 PHYLIP 建立系统发育树 (boot
strapped value 1000) [16], 通过 NCBI保守区域数据库
获得保守区域[17], 利用 PSORT 预测蛋白的细胞定
位[18], 通过 SignalP 预测信号肽[19], 利用 NetNGlyc
预测N糖基化位点, 通过 ProtParam预测蛋白的分子
量和等电点(http://www.expasy.org)。
2 结果与分析
2.1 TaGlc2基因鉴定
利用基因特异引物筛选 cDNA 文库, 获得一个
编码 1,3-β-葡聚糖酶的 2 152 bp的 cDNA序列, 命名
为 TaGlc2 (GenBank登录号为 EU816911), 图 1显示
其全部核苷酸序列和预测的氨基酸序列, cDNA和基



图１ TaGlc2的核苷酸序列及其预测氨基酸序列
Fig. 1 Nucleotide sequence of TaGlc2 with deduced amino acid sequence
下画线标注起始密码子“ATG”和终止密码子“TAG”, 左边数字代表核苷酸和氨基酸位置。
A translation codon “ATG” and stop codon “TAG” are underlined as above. Number on left represents the nucleotide
and amino acid positions.
第 5期 Ramesh N PUDAKE等: 白粉菌侵染诱导表达的小麦糖苷水解酶基因 TaGlc2的克隆与鉴定 789


因组序列比对发现 TaGlc2含有 2个外显子和 1个内
含子, 内含子起始于 5端+834, 长度 167 bp。TaGlc2
的 cDNA序列包含 747 bp的 5′非翻译区, 1 200 bp的
编码区, 和带有 polyA的 189 bp的 3′非翻译区(图 1)。
2.2 TaGlc2蛋白特性
TaGlc2 基因共编码 399 个氨基酸(图 1), 搜索
NCBI 保守区域数据库发现 TaGlc2蛋白属于糖苷水
解酶家族 17, 具有其保守区。利用 PSORT和 SignalP
分析预测的TaGlc2氨基酸序列发现N端有一个富含
中性和疏水氨基酸的的信号肽, 其剪切位点位于第
29和 30个氨基酸之间, 蛋白分子量大约是 44 kDa,
等电点约为 7.7。TaGlc2 的氨基酸序列与小糠草
(Agrostis alba) (BAF49603) 、 水 稻 (O. sativa)
(BAF19942)、拟南芥(A. thaliana) (AAC14508)、枣(Z.
jujuba) (AAY25165)和葡萄(V. vinifera) (CAN70046)
编码的 1,3-β-葡聚糖酶氨基酸具有较高的序列一致性,
同源性分别为 75.28%、73.46%、54.75%、54.25%和
50.34%(图 2)。
2.3 部分启动子区域与顺式作用元件预测
利用 TaGlc2 序列特异引物进行 5′genome
walker 获得 5′上游约 356 bp 的序列(序列未显示),
通过 PlantCARE 数据库预测转录因子结合位点, 结
果显示, TaGlc2 编码链启动子区域包含两个响应真
菌激发子的 Box-W1 顺式元件(TTGACC)和一个
WRKY 蛋白结合区域。另外, 这个较短的启动子区
域还包含一个脱落酸响应元件 ABRE (位于 192 bp),
两个 CAAT box (分别位于 231 bp, 215 bp), 光响应
元件 G-Box (分别位于 191 bp, 273 bp), GAG-motif
(位于 184 bp), GT1-motif (位于 324 bp), SP1 motifs
(位于 330 bp, 341 bp), 一个 RY重复序列(CATGCA,



图 2 TaGlc2预测的氨基酸序列与拟南芥(AAC14508)、枣(AAY25165)、水稻(BAF19942)、小糠草(BAF49603)、
葡萄(CAN70046)等蛋白序列的比对
Fig. 2 Comparison of the deduced amino acid sequences of TaGlc2 with the sequences of related proteins: Arabidopsis thaliana
(AAC14508), Ziziphus jujuba (AAY25165), Oryza sativa (BAF19942), Agrostis alba (BAF49603), and Vitis vinifera (CAN70046)
完全保守的序列用黑色标注, 部分保守的序列用灰色标注, 右侧数字代表氨基酸位置。
Fully conserved residues are shaded in black while semi-conservative substitutions are shaded in gray.
Numbers on the right represent amino acid position.
790 作 物 学 报 第 35卷

位于 26 bp), 还有一个与防御反应和逆境胁迫有关
的富含 TC重复序列(位于 130 bp)。
2.4 TaGlc2基因表达
利用实时定量 PCR 验证 TaGlc2 在白粉菌接种
后的小麦幼苗中的表达活性(引物 TG5 和 TG6 根据
TaGLC保守区设计)。同时利用已经发表的小麦基因
SM289[20]和大麦基因 PRb1[21]验证响应白粉病基因
的表达, 设计引物 SM289F:SM289R 和 PR1F:PR1R
(表 1)并通过实时定量验证表明, 小麦接种 12 h 后
SM289基因和 PRb1基因都被诱导上调表达(结果未
显示)。TaGlc2基因的三次生物学实时定量结果如图
3显示, 接种白粉菌 6 h后, 叶片中 TaGlc2的转录水
平开始增强, 其在感病品种接种 12 h 后达到顶峰,
但是 48 h后表达水平降低, 而在抗病品种中, TaGlc2
基因在接种后 48 h 才达到顶峰。与前人研究一致,
病原菌侵染后, 1,3-β-葡聚糖酶基因在抗病和感病植
物中都会被诱导表达, 但是抗病性可能与它的持续
性表达有关[5,7,22]。
2.5 TaGlc2基因与其他小麦 1,3-β-葡聚糖酶基因
比较
利用水稻 1,3-β-葡聚糖酶蛋白序列比对 NCBI
数据库, 去除冗余序列后共获得 17 条小麦 1,3-β-葡
聚糖酶序列(表 2), 其中包括 13条全长序列和 4条片
段, 由于部分序列没有编号, 我们根据这些序列在
其他物种的高度同源性的基因将其命名(表 2)。然后
通过比对小麦数据库, 确定 NCBI 数据库存在但是
没有发表的小麦基因的表达模式。
利用 CLUSTAL W软件进行氨基酸序列比对和
系统发育树分析(包含 18 个小麦基因和部分其他物
种基因), 如图 4显示共有 5个亚组。Higa-Nishiyama
等[22]将禾谷类作物 1,3-β-葡聚糖酶划分为 4 个亚组,
我们利用这些基因, 再加上其他物种的部分 1,3-β-
葡聚糖酶基因进行分析发现, 本实验克隆的 TaGlc2
基因形成了与其他 4个亚组完全不同的新亚组 E, 它
还包含了来自于小糠草(A. alba)、水稻(O. sativa)、
枣(Z. jujuba)、拟南芥(Arabidopsis)和葡萄(V. vinifera)
等亲缘关系密切的 5个基因。
3 讨论
两个葡聚糖酶同源基因已经从小麦发芽种子中
成功克隆(Z22873和 Z22874)[23], Z22874 (即 TaGlc4)
编码 334个氨基酸的蛋白(表 2)。信号肽(约 20到 30
个氨基酸)是高度疏水而且带有正电荷的氨基酸, N
端具有此结构的蛋白通常是分泌蛋白或者是细胞膜
的组成成分, 信号肽能与信号物质相识别, 指导核
糖体与内质网结合, 翻译的同时将蛋白带入到内质
网, 然后肽酶将信号肽从尚未成熟的肽链上切掉。
1,3-β-葡聚糖酶在 N 端具有一个 28 个氨基酸的信号
肽, 预测其分子量约为 34.8 kDa, 等电点 6.5, 这与
前人报道并不一致[23]。TaGlc4 的同源基因 Z22873
编码相同的氨基酸序列, 但是在 3非翻译区具有差
异。据报道, 这些酶对(1-3,1-4)-β-葡聚糖具有特异内
切水解酶活性。初步研究证明 TaGlc4在 GA3处理后
的种子糊粉层中表达[23], 我们通过搜索 EST 数据库
发现 , 它在叶片中也有较高水平的表达(比例约为
1 038/106), 而在其他营养组织器官例如花、根和茎



图 3 两个小麦品种幼苗白粉菌(Erysiphe graminis)接种后叶片中 TaGlc2表达的实时定量 PCR结果
Fig. 3 Real-time PCR results for expression of TaGlc2 after inoculation with on leaves of wheat seedlings of two cultivars
利用京冬８号(S)和其近等基因系含有 Pm30基因的京冬 8号(R), 分别在接种后 0, 2, 6, 12, 24和 48 h后提取 RNA,
实验结果经 3次生物学重复。
Jingdong 8 (S) and its isogenic line Pm30 gene (PM) was used, and RNA was extracted from leaves at 0, 2, 6, 12, 24, and 48 h after inocula-
tion in susceptible (S) and tolerant (PM) lines. Experiment was repeated thrice and results of representative experiment are shown here.


表 2 小麦糖苷水解酶家族 17(GH17)同源序列概况
Table 2 Summary of genes from wheat homologous to Glycoside hydrolase family 17 (GH17)
序列号 Accession No. 基因名称
Gene name 蛋白
Protein
对应 cDNA
Corresponding cDNA
分子量
MW 1)
等电点
pI 1)
氨基酸数目
No. of
AA 2)
剪切位点
Cleavage site 3)
N端糖基化位点
N-gly site 4)
细胞定位
Possible cellular localization 5)
参考文献
Reference
TaGlb CAA64949 X95647 — — 65 — — — —
TaGlb2a BAE96089 AB244637 36.1 4.67 342 32–33 1 Out, ERm, ERl, Golgi Higa-Nishiyama et al. (2006)[22]
TaGlb2b BAE96090 AB244638 35.9 4.71 340 24–25 1 Out, Vac, ERm, ERl Higa-Nishiyama et al. (2006) [22]
TaGlb2c BAE96091 AB244639 35.5 4.85 336 31–32 0 Out, Vac, ERm, ERl Higa-Nishiyama et al. (2006) [22]
TaGlb2d BAE96092 AB244640 35.4 4.69 336 31–32 0 Plas, ERm, Golgi, ER1 Higa-Nishiyama et al. (2006) [22]
TaGlb2e BAE96093 AB244641 35.6 4.86 332 27–28 0 Vac, Out, ERm , ERl Higa-Nishiyama et al. (2006) [22]
TaGlb2f BAE96094 AB244642 36.1 4.54 342 24–25 1 Out, Vac, ERm, ERl Higa-Nishiyama et al. (2006) [22]
TaGlb3 AAD28732 AF112965 34.8 5.70 334 27–28 1 Out, Vac, ERm, ERl Li et al. (2001) [20]
TaGlb4 AAD28734 AF112967 34.6 4.35 334 29–30 0 Out, ERm, ERl, Golgi Li et al. (2001) [20]
TaGlc1 AAA90953 U30323 48.8 5.88 461 19–20 4 Out, Vac, ERm, ERl Cruz-Ortega et al. (1997) [24]
TaGlc2 — EU816911 44.2 7.70 399 29–30 1 Plas, ERm, ERl, Out —
TaGlc3 ABT25917 — 35.1 7.79 330 27–28 1 Out, ERm, ERl, Golgi US patent: 7214786
TaGlc4 CAA80493 Z22874 34.8 6.50 334 28–29 1 Out, ERm, ERl,Golgi Lai et al. (1993) [23]
TaGlu1 AAY88778 DQ078255 35.3 7.12 334 28–29 0 ERm, Plas, Pero, ERl —
TaGlu2 CAA77085 Y18212 35.4 8.80 335 28–29 0 Out, ERm, ERl, Pero —
TaGlu3 AAP12732 AY253446 — — 89 — — — Ray et al. (2003) [26]
TaGlu5 CAI64809 AJ890250 34.2 7.08 322 23–24 1 ERm, ERl, Out, Pero —
TmGlu1 AAQ06279 AF488415 — — 186 — 1 —
1) 利用 ProtParam预测; 2) AA: 氨基酸; 3) 利用 SignalP预测; 4) NetNGlyc预测。5) 利用 PSORT预测细胞定位。ERm：内质网膜；ERl：内质网腔；Golgi：高尔基体；Out：外部；Pero：
过氧化物酶体；Plas：质膜；Vac：液泡；* US paten：7214786。下划线标注的是本实验所用基因，粗体标注的是 NCBI未发表基因。
1) Determined by ProtParam. 2) AA: amino acid. 3) Predicted by SignalP. 4) Predicted by NetNGlyc at Expasy proteomics server. 5) Cellular locations predicted by PSORT. ERm: endoplasmic re-
ticulum membrane; ERl: endoplasmic reticulum lumen; Golgi: Golgi body; Out: outside; Pero: peroxisome; Plas: plasma membrane; Vac: vacuole. * US patent: 7214786. Gene names underlined are
given in this study. Accession numbers with bold fonts are the genes present in NCBI database, but are unpublished.

792 作 物 学 报 第 35卷



图 4 小麦 1,3-β-葡聚糖酶基因的系统发育树
Fig. 4 Phylogenetic tree of 1,3-β-Glucanase from wheat
利用 ClustalX1.83进行氨基酸序列比对, 利用 Phylip3.67建立系发育树。小麦基因信息在表２中列出, 其他物种的序列号在图中列出。
A：拟南芥; O：水稻; H：大麦; V: 葡萄; Z：枣。
Amino acid sequences were aligned by ClustalX1.83, the phylogenetic tree was constructed using Phylip3.67. Genes from wheat are indicated
with the names given in Table 2. Genes from other plant species are given with the respective accession numbers and initial of genus name.
A: Arabidopsis; O: Oryza; H: Hordeum; V: Vitis; Z: Zyziphus.

也有表达(结果未显示)。
Cruz-Ortega等[24]克隆了小麦唯一的 1,3-β-葡聚
糖酶基因 TaGlc1, 它的 C端具有 X8家族保守域, 包
含了由六个半胱氨酸残基形成的 3 个二硫桥, 此区
域被认为是糖类结合区[25]。表达分析发现 TaGlc1在
铝中毒的根中上调表达, 并且在中毒 12 h后达到顶
峰[24], 但是它在抵抗金属毒性中的作用仍然未研究
清楚。
Li等[20]从赤霉病接种的小麦幼穗 cDNA文库中
克隆了两个编码 1,3-β-葡聚糖酶的基因, 我们分别
将这两个基因 AF112965 和 AF112967 命名为
TaGlb3和 TaGlb4 (表 2), 它们都编码 1,3-β-葡聚糖酶
的酸性异构体。Northern 杂交证明这两个基因都受
到赤霉菌的诱导, 并且它们在抗病品种中积累的更
快。TaGlb3 和 TaGlb4 在 N 端分别具有 27 个和 29
个氨基酸的信号肽, 而且 TaGlb3在 162个氨基酸处
含有一个 N端糖基化作用位点。
Ray 等[26]利用差异显示 PCR, 鉴定了一批参与
防御叶枯病(Septoria tritici)基因。病程相关蛋白(PR-
蛋白)家族基因 PR-2 的表达活性在侵染前后发生明
显变化, 并与早期的抗病性密切相关。PR-2 与其子
他的 1,3-β-葡聚糖酶具有 96%同源性, 它分别在接
种 6 h 后和 12 h 后的表达丰度达到高峰。Higa-
Nishiyama等[22]分离出 6个高度同源的 1,3-β-葡聚糖
酶基因 (TaGlb2a、TaGlb2b、TaGlb2c、TaGlb2d、
TaGlb2e 和 TaGlb2f)(表 2), 并且发现 TaGlb2b 就是
PR-2基因。这 6个基因同时具有 24~32个氨基酸不
同长度的信号肽, 而且都编码酸性蛋白, 预测它们
中的 4个基因定位在细胞膜外, 1个位于原生质膜上,
另外 1个处于液泡中。
本实验中, 我们克隆了一个新的小麦 1,3-β-葡聚
糖酶基因, 丰富了糖苷水解酶家族 17 的成员。Cohen
和 Eyal[27]认为植物早期抗性机制的激活能够有效抑
制孢子菌丝在气孔内的形成, 从而阻止分生孢子器
的生成和成熟。鉴定寄主中响应真菌侵染差异表达
的基因, 能够帮助了解寄主细胞抑制真菌生长的早
期生理过程的变化。
我们将 TaGlc2 与已经克隆的小麦 1,3-β-葡聚糖
酶基因比较发现, 它们的氨基酸序列相似性并不是
很高, 在系统发育树中形成了一个独立的分支。最
近研究表明, 1,3-β-葡聚糖酶基因在多种组织中都有
表达活性, 而且与微生物侵染密切相关[7,22]。本研究
表明, 小麦幼苗接种白粉菌 12 h后 TaGlc2的表达量
迅速增加, 因此我们推测它参与了小麦抵御白粉菌
第 5期 Ramesh N PUDAKE等: 白粉菌侵染诱导表达的小麦糖苷水解酶基因 TaGlc2的克隆与鉴定 793


侵染。
以前的研究和我们的结果证明, 植物可以在真
菌侵染以前对其识别并能迅速激活自身防御相关基
因的表达。因为识别响应发生在真菌侵入寄主以前,
所以该响应可能是由病原物产生的物质而不是菌丝
体与寄主细胞的直接接触引起的, 而 1,3-β-葡聚糖
酶可能在识别过程中发挥着重要的作用。但是小麦
中的这些基因还没有深入研究, 因此需要进一步的
探讨它们在抗病过程中的作用。
4 结论
从小麦的 cDNA 文库中克隆了一个新的糖苷水
解酶家族 17 基因 TaGlc2 (GenBank 登录号为
EU816911), 它独立于已知的 4 个 1,3-β-葡聚糖酶亚
组。研究表明, TaGlc2受到白粉菌(Erysiphe graminis)
的诱导, 它在抗病品种和感病品种中的表达模式不
同, 推测其与小麦白粉病抗性有关。
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关于召开“2009中国作物学会学术年会”的第一轮通知

“2009中国作物学会学术年会”是我国作物科学领域最高级别学术交流会议, 是每年我国作物科学工作者相
聚的盛会。大会汇聚了作物科学领域的科技工作者, 并邀请作物科学界和农业气象界的两院院士做大会学术报
告。本次会议由中国作物学会主办、华南农业大学承办, 定于 2009年 11月 28~30日在广州市召开。欢迎广大科
技工作者和研究生踊跃参加。
一、会议主要内容
重要基因发掘鉴定与分子育种：重要基因的克隆与功能分析; 作物转基因技术与转基因育种; 重要基因定位
与标记开发; 作物分子标记育种; 分子设计育种理论与应用。
种质资源与新品种培育：主要农作物种质资源遗传多样性及核心种质构建; 种质资源的鉴定与评价; 基于基
因组学的种质资源研究; 主要作物种质改良与创新; 主要农作物重要性状遗传规律与育种理论和方法研究; 高产
优质广适性农作物新品种培育与应用。
作物栽培与耕作：作物可持续高产与超高产理论与技术; 作物抗逆与中低产田技术; 作物高产高效生态生理;
作物品质形成与优质高产技术; 精准栽培与轻简化技术; 节水与抗旱栽培; 秸秆还田与保护性耕作; 气候变化与
新型耕作制; 作物生产系统资源优质化配置与全年高产高效技术; 农业机械化作业与大面积种植技术; 农业技术
推广。
研究生论坛：作物科学领域的在校硕士、博士研究生均可提交论文和墙报, 并有机会参加论坛做学术报告。
二、大会奖励活动
大会将进行青年优秀学术报告奖(其中一等奖 2名, 二等奖 6名)和优秀墙报评奖(设立 6个), 以鼓励在作物科
学领域做出杰出成绩的青年学者。参选者须是在读研究生或者 35周岁以下的青年科技工作者(1974年 11月 28日
以后出生, 第一作者和通讯作者工作单位须为国内单位), 参选论文须是在 2007年 1月至 2009年 8月之间在国内
完成的论文。获奖论文将免费刊登在《作物学报》上。
三、论文摘要征集
本次会议征集未公开发表过的论文摘要, 将在会前汇编论文摘要集, 摘要要求针对会议研讨的主要内容, 每
篇摘要正文字数在 1000字以内, 征文截止日期为 2009年 8月 15日。
投稿方式：请通过电子邮件附件形式将征文摘要发送至大会筹备组, 注明所投论文的分类(参见会议主要内
容)和交流方式(如分会场学术报告或墙报交流), 不接受邮寄的打印稿。
四、分会场学术报告和墙报征集
本次年会将设置分会场学术报告, 参会的代表如希望在分会场交流学术研究成果或进展, 请于 2009 年 8 月
15 日前将报告题目以电子邮件传至中国作物学会办公室。大会将选中的分会场报告题目分别刊登在中国作物学
会网站、《作物学报》和《作物杂志》上。由于时间限制, 只能挑选部分报告在分会场交流, 其余以墙报形式进行
展示。大会要求每位参会代表提交一篇论文或论文摘要并制作成墙报, 尺寸标准为 90 cm ×120 cm, 纵向排版, 要
求文字简明扼要、图文并茂。
联系人: 杜娟, 刘丹丹; 电话: 010-82108616; 传真: 010-82108785; E-mail: cssc304@sina.com
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