植物抗病基因中的抗病基因克隆是什么？
克隆基因有正向遗传学途径和反向遗传学途径。正向遗传学途径由被克隆基因的产物或表现型突变着手进行，而反向遗传学途径是根据特定核苷酸序列或其在基因组中的位置来实现克隆。现在还不了解大多数抗病基因的产物及其调控机制，植物抗病突变体也难以建立，由于这些原因，已获得的抗病基因，都是用反向遗传学途径克隆的。
用反向遗传学途径克隆抗病基因，应用最多的有两种技术，即转座子标记法和图位克隆法。
利用转座子标记法时，目的基因最好是显性单基因，其表型特征明显，得以准确快速地筛选到抗病突变体。目的基因还应相当稳定，以免转座子插入突变体被自发突变体所掩盖。所选用的转座子应有足够高的转座效率，转座子插入位点的随机性、插入突变频率过低、转座行为异常以及突变体选择系统不完善等，都会限制该法的应用。
图位克隆法，又称定位克隆法或作图克隆法，是首先由剑桥大学的AlanCoulson（1986）提出的。该法根据目标基因在染色体上的位置进行克隆，无需预先知道基因的DNA顺序和表达产物的有关信息。但需预先建立具有目标基因的适宜遗传分离群体，如杂交子代群体、回交子代群体、DH群体、RI群体等。使用图位克隆法要开展以下几项工作：①首先找到与目标基因紧密连锁的分子标记；②用遗传作图或物理作图，将目标基因定位在染色体的特定位置上；③建立含有大片段的基因组文库；④以目标基因连锁的分子标记为探针，筛选基因组文库；⑤用获得的阳性克隆构建目的基因区域的跨叠群；⑥通过染色体步行、登陆或跳跃，获得含有目标基因的大片段克隆；⑦通过亚克隆获得含有目的基因的小片段克隆；⑧通过遗传转化和功能互补试验，验证所获得的基因，最终确定目标基因的碱基序列。
什么是植物的主效基因抗病性与微效基因抗病性？
植物的抗病性绝大多数是由细胞核基因控制的，有的仅由单个或少数几个基因控制，被称为单基因抗病性（monogenicresistance）或寡基因抗病性（oligogenicresistance），通称为主效基因抗病性（majorgeneresistance）。
由主效抗病基因控制的定性抗病性，是当前人类所利用的主要植物抗病性类别。此种主效基因在不同遗传背景中的表达可能有所不同。在“基因对基因”互作中，植物所具有的抗病基因，即R基因，属于主效抗病基因。
植物的定量抗病性属数量性状遗传，由多数基因控制，各个基因单独的作用微小，这称为多基因抗病性（polygenicresistance）或微效基因抗病性（minorgeneresistance）（Geiger等，1989）。近年来，借助于分子标记方法，分析微效基因控制的抗病性遗传，有了许多新发现。以往认为此类抗病性由多数表现型效应几乎相等的基因控制，但现在发现在多数病例中仅涉及3～5个定量抗病性基因（QRL），且其中1～2个起主要作用，能说明表现型总变异的30%～50%或更高。
Nelson（1979）认为控制寡基因抗病性和控制多基因抗病性的，实际上是一套相同的基因，其表达效应取决于遗传背景和内外环境。他认为“被打败的主效抗病基因”（defeatedmajorresistancegene），仍然在起作用，控制较低水平的抗病性，其累计效应就是人们所观察到的定量抗病性。有些试验支持这一观点，例如Nass等（1981）发现被白粉病菌毒性小种克服了的小麦主效基因，仍然可以抑制白粉病严重度增长。但另一些研究，包括利用抗病基因分子标记进行的研究，并没有得出一致的结果。被病原菌克服了的主效基因对定量抗病性会有所贡献，但并不能用以完全说明定量抗病性。主效抗病基因的这种作用被称为残余效应（residualeffect）或幽灵效应（ghosteffect）。
细胞质遗传的抗病性（cytoplasmicresistance）实例甚少。在玉米与玉米小斑病菌的互作中，病菌的T小种产生寄主专化性毒素，特定地作用于T型细胞质玉米的线粒体，导致严重的叶枯症状，这表明含有T型胞质的玉米具有细胞质因子控制的小种专化感病性。后来查明T型细胞质玉米的线粒体上有一个T-urf13基因，控制对T毒素的敏感性（Pring等，1989）。核基因控制的遗传现象，有时正交与反交的结果并不相同，子代的表型受到母本基因型的影响，而类似母本，这种现象称为母性影响（maternaleffect），虽然与细胞质遗传很相似，但并不是由细胞质基因所决定的。
由于分子遗传学的发展，人类已经可以分离和克隆抗病基因，测定其序列，研究其产物的结构和作用。第一个克隆的R基因为玉米的HM1基因（Johal等，1992），而第一个克隆的符合经典“基因对基因”互作的R基因是番茄的Pto基因（Martin等，1993）。植物的R基因与病原物无毒基因匹配，启动不亲和互作的基因，也称为识别基因。R基因编码的蛋白质有两个基本作用，其一是专化性地识别来源于病原物的信号，其二是激发配套的植物防卫基因表达。抗病基因产物与无毒基因产物的识别，以及R基因信号在植物体内的传递，都已经成为重点研究领域。
抗病性类型指什么？
classification of disease re-sistance in plant
商鸿生
植物抗病性的遗传基础、抗病机制和表现性状复杂多样，依据研究内容和目的的不同，抗病性类型可按抗病性机制、抗病性表达特点、小种专化性等进行归类。
按抗病性机制归类
分为主动抗性与被动抗性两种。被动抗性（passive resistance）指植物被病原物侵染前即已具备的抗病性。其抗病性组分包括形态机能、组织解剖和生理生化的多方面固有性状，一旦遭到病原物的侵染即起抗病作用。主动抗病性（active re-sistance）是病原物侵染所诱导的抗病性，其抗病性状在侵染前并不存在，只有遭到病原物侵染后才激发出一系列保卫反应而表达出抗病性。当前应用最多的低侵染型抗病性（resistance of low infection type），就是由于病原物侵染激发了过敏性坏死反应，而形成抗病的低侵染型病痕。此外，还可依据抗病性在病原物侵染过程中表达的阶段而划分为抗接触（即避病dis-ease escaping）、抗侵入（resistance to penetration）、抗扩展或抗定殖（resistance to colonization）、抗繁殖或抗产孢（resistance to reproduction）以及抗损害（即耐病disease tolerance）等类型。植株或器官遭受一次侵染而发病后，因受激发而提高了生理抗病性，以后再受同类或相近似的病原物侵染时则发病较轻或较少，此种特性称为抗再侵染（resistance to reinfec-tion）或诱导抗病性（induced resistance）。
按抗病性表达特点归类
抗病性表现为低侵染型等质的差别时称为定性抗病性（qualitative resistan-ce），若表现为潜伏期、病痕数量、病原物繁殖量等连续变异的数量性状时，则称为定量抗病性（quantitative resistance）。根据寄主表现抗病性的生育阶段不同，可区分出苗期抗病性、成株期抗病性和全生育期抗病性三种，前者在幼苗期即能充分表达，第二种仅在成株期表达或在成株期显著增强，后者则在全生育期间均表现一致的抗性。成株抗病性是否有小种专化性，取决于植物—病原物组合。有些学者将在田间自然发病条件下表达的植物抗病性统称为场圃抗性或田间抗病性（field resistance），并认为此种抗病性多由微效基因控制，表现为群体属性，因而难以在温室或实验室内人工接种条件下鉴定。田间抗病性的含义类似成株抗病性，概念仍较模糊。
按小种专化性归类
寄主植物所具有的抗病性若只对特定病原物的个别小种或部分小种有效，则称为小种专化（性）抗病性（race specific resistance），具有该种抗病性的品种与病原物小种之间有特异性相互作用。小种专化（性）抗病性相当于按流行学观点划分的垂直抗病性，小种非专化（性）抗病性相当于水平抗病性。与小种非专化（性）抗病性概念相近似的还有广谱抗性或一般抗病性（general resistance），但后者的含义较笼统，缺乏严格的限定。
此外，许多学者将病原物寄主范围以外的植物所具有的抗病性称为非寄主抗病性（nonhost resistan-ce），其抗病机制相当复杂，可能不具小种专化性，随着染色体和基因工程的发展，此种抗病性有可能导入寄主植物，有较好的应用前景，因而颇受重视。
按遗传特性归类
由单个或几个细胞核基因控制的抗病性分别称为单基因抗病性（monogenic resis-tance）或寡基因抗病性（oligogenic resistance），均按孟德尔法则遗传，这类抗病性也被称为主效基因抗病性（major gene resistance），因为抗病基因为主效基因，即单独起作用即能决定抗病性表型的基因。由多个基因控制的抗病性称为多基因抗病性（polygenic resistance）。若其每个基因决定抗病性表型的效应较小，则为微效基因。多个微效基因共同作用决定抗病性的表型，表现为数量遗传，这种抗病性亦称为微效基因抗病性（minor gene resistance）。少数病害的抗病性是由细胞质所控制的，称为细胞质抗病性（cytoplasmic resistance），如玉米不同细胞质的品种对玉米小斑病不同小种具有不同的抗病性。
按流行学性质归类
1963年南非植物病理学家范德普朗克（J.E.Vanderplank）将植物抗病性区分为垂直抗病性（vertical resistance）和水平抗病性（horizontal resistance）。他认为若作物品种只能抵抗病原物的少数某些小种，而不能抵抗其它小种，则该品种具有垂直抗病性。1986年范氏又进一步指出，在寄主与病原物两个变量构成的系统中，寄主品种与病原物小种间的交互作用确定了垂直抗病性。寄主品种间的主效应确定了水平抗病性。垂直抗病性由主效基因控制，其流行学作用主要是减低初始菌量，抗病效能较高，不易因环境条件的变化而减低，但可因病原物小种变异而“丧失”。水平抗病性由微效应基因控制，其流行学作用主要是减低流行速率，抗病效能一般仅达中等程度，对环境条件的变化较敏感，但不会因病原物小种改变而很快“丧失”，比较稳定持久。有些学者将显著降低病害流行速度，减缓病情增长的抗病性类型称为“慢病性”，如慢锈性（slow rusting）等。
1975年英国植病学家约翰逊（R.Johnson）提出了持久抗病性（durable resistance）的术语，认为品种经多年大面积生产考验后，其抗病性仍保持不变，则此种抗病性为持久抗病性，而不论其遗传方式或生理机制如何。生产实践表明，某品种在病原物小种易于变异的地区已经多年大面积推广，且在该地已有不少品种“丧失”了抗病性，但该品种的抗病性仍较稳定，其抗病性很可能是持久抗病性，其术语的概念有待完善。
抗病性相关基因
disease resistance re-lated genes
何晨阳
寄主植物中与抗病性表达有关的基因。一般认为有两类基因参与植物主动抗病性表达。一类是抗病基因（又称识别基因），调控着植物对病原物识别过程，决定了与病原物的互作关系是否亲和（见抗病基因）。另一类是防卫反应基因，受诱导而表达植物对病原物的防卫反应性状。它们编码了次生物质生物合成途径中酶类和蛋白质，水解酶和病程相关蛋白，以及细胞壁修饰有关的酶类和蛋白质（见防卫反应基因）。
已提出几种抗病相关基因作用机制的可能模式（见寄主—病原物互作）。一般认为抗病基因是低水平组成性表达，其产物是病原物及其激发子的受体分子，具有特异性接受和识别信号的功能；同时又是效应分子，通过一系列信号传递过程，将刺激信号传给防卫反应基因。防卫反应基因被诱导、活化和表达，导致大量的生化防卫反应机制，产生诸如过敏性反应等抗病表现。
抗病性遗传
inheritance of disease resis-tance in plants
商鸿生
研究植物抗病性由亲代向子代的传递规律。研究抗病性遗传主要采用孟德尔分析法，即将抗病与感病植株杂交，分析子代抗病性分离情况，以确定抗病性的传递规律、抗病基因数目及其表达特性。在少数病例中还用细胞遗传学方法进行抗病基因定位和编号命名。
植物抗病性绝大多数为细胞核遗传。极少数为细胞质遗传。细胞核染色体上的抗病基因有两类，即主效基因和微效基因。前者控制定性抗病性性状的遗传，后者控制数量性状遗传。
主效基因遗传
单个或少数抗病基因起作用即能控制抗病性的表型。亦称单基因遗传或寡基因遗传。
显隐性
抗病性多数由显性基因控制，少数情况下抗病基因为隐性或不完全显性。品种的遗传背景、测定菌系和环境条件诸因素都可能改变显性程度。
基因的表型效应
抗病基因决定了免疫、高度抗病至中度抗病的表现型，抗病效能高。主效基因多数能控制全生育期的抗病性，少数控制成株抗病性或仅在其它特定的寄主生育阶段表达的抗病性。
复等位性
亚麻抗锈基因有复杂的复等位现象，已鉴定出的26个基因分布在L、M、N、P、K等5个位点上，L位点有12个复等位基因，M位点有6个，N位点有3个，P位点有4个。小麦染色体上对秆锈有2个位点，对叶锈有4个位点，对条锈有2个位点具有复等位抗病基因。
基因连锁
高等植物抗病基因的连锁现象较为常见。例如，小麦抗秆锈基因Sr15、抗叶锈基因Lr20和抗白粉病基因Pm1之间紧密连锁。小麦对腥黑穗病的4个抗病基因H、M、R和T共存于一个连锁群内，马铃薯对多种病毒的抗病基因亦有连锁。抗病基因间的连锁有利于选育兼抗多种病害或多个小种的品种。但是，抗病基因还可能与控制不良农业性状的基因连锁，为抗病育种带来困难。
品种遗传背景对基因效能的影响
某些寄主品种的遗传背景中有抑制因子和修饰因子，影响抗病基因的效能。例如，小麦品种撒切尔（Thatcher）中有1个抑制因子使抗叶锈基因Lr23在苗期不能表达。抗叶锈基因Lr12和Lr13本来控制中度抗锈性，弗隆坦那（Frontana）品种中有一组微效修饰因子，增强该两基因的作用，表现高抗反应。
环境条件对基因效能的影响
环境条件中以温度的影响最重要，小麦抗锈基因中有不少温度敏感性基因。例如，抗叶锈基因Lr18和Lr14a在高温下抗锈性降低，而Lr16、Lr17和Lr23等则在高温下抗病性增强，在低温下降低。
等位基因间的剂量效应
等位基因间有明显的剂量效应，即抗病基因纯合时表型效应最强，杂合时有所降低。
非等位基因间的相互作用
在大多数情况下抗病基因独立作用，少数情况下基因间有互补作用、上位作用或抑制作用等。例如，燕麦品种邦德（Bond）对冠锈病的抗病性是由两对互补基因控制的。在小麦抗锈病基因中，往往抗病性较强的基因对抗病性较弱的基因上位。当寄主基因型中有两个或多个基因控制对病原物某一小种的抗病性时，可表现出累加作用，抗病效能增强。
残余效应
植物抗病基因被病原物的匹配毒性基因克服以后仍表现出微弱的抗病效能，这种作用被称为残余效应（residual effect）。
微效基因遗传
亦称多基因遗传，多个抗病基因共同起作用决定抗病性表型。对麦类锈病、白粉病、颖枯病，玉米锈病、大斑病等典型病例的研究表明，病害侵染率、潜伏期、病痕的尺度和数量、病原菌产孢量和产孢时间、病害流行曲线下面积（AUDPC）等性状都是由微效基因控制的，为数量遗传，控制抗病性状的基因数至少有2～10个，各微效基因的作用是累加的，其表达易受环境因素的影响。抗病与感病亲本杂交，子一代的性状大致接近于双亲的均值。子二代或其它子代群体出现连续变异，接近正态分布。有明显的超亲现象，即子代抗病性状可优于或劣于双亲。遗传力计算表明表型变异的主要部分为遗传作用，世代均值的差异主要由纯合子效应引起。在少数病害中抗病性有明显的上位效应。
细胞质遗传
少数抗病基因位于胞质细胞器内，现已发现对玉米小斑病菌T小种和黄叶枯病的抗病性主要取决于细胞质。含T型细胞质的雄性不育系和杂交种都高度感病，而具有正常细胞质的玉米则表现抗病。T型细胞质线粒体上T-urf13基因控制对病原菌T毒素的敏感性。20世纪80年代在中国又发现了玉米小斑病菌C小种，感染C型细胞质雄性不育系。细胞质抗病性为母性遗传，正交与反交的子一代都只表现母本的性状。
参考书目
Day，P.R.，Genetics of Host-Parasite Interaction，Free-man，San Francisco，1974.
如何获取不同类型的植物抗害基因
植物和人类的“抗病方式”可以说是完全不同的，闲来说说植物的抗病能力，除去物理性的保卫机制（比如气孔的张和，叶片上的容貌），植物最主要的抗病机制是Gene For Gene 以及防卫假说，这两种方式一个是植物中的抗性基因（R-gene）,识别病原中的无毒基因（Avr－gene）,然后引起信号传导途径，产生过敏性反应（HR）等方式完成抗病的，当然，还有完全不感病以及携带病原不发作的情况。这类方式大部分是由一种含有NBS-LRR结构域的蛋白触发，LRR结构域比较多变，用于识别病原，NBS结构域负责传递信号。 通过转基因的方式活的抗病能力，一个是通过转植物的内源基因，比如给品质较好的水稻品系转入野生稻基因工程的主要应用在哪些方面
基因工程的主要应用有：
农牧业、食品工业，运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。如：转基因鱼、转基因牛、转黄瓜抗青枯病基因的甜椒、转鱼抗寒基因的番茄、抗虫棉等。环境保护，基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。医学，基因作为机体内的遗传单位，不仅可以决定相貌、高矮，而且它的异常会不可避免地导致各种疾病的出现。基因治疗的提出最初是针对单基因缺陷的遗传疾病，目的在于有一个正常的基因来代替缺陷基因或者来补救缺陷基因的致病因素。