苹果炭疽叶枯病菌GcAP1复合体β亚基基因的克隆及功能分析

【目的】明确衔接蛋白(adaptor protein)GcAP1复合体β亚基在苹果炭疽叶枯病菌(Glomerella cingulata)生长发育和致病过程中的功能,检测GcAP1β在该菌中的时空表达模式,并揭示其是否调控多聚半乳糖醛酸内切酶(endopolygalacturonase)基因CgPG1和CgPG2、果胶裂解酶(pectin lyase)基因pnl-1和pnl-2以及果胶酸酯裂解酶(pectate lyase)基因pelA和pelB的表达,为深入开展苹果炭疽叶枯病菌衔接蛋白在致病信号传导途径中的分子机制研究打下基础。【方法】通过构建GcAP1β基因敲除载体和GcAP1β-gfp融合表达载体,利用农杆菌介导的遗传转化技术(ATMT)获得Δgcap1β突变体和GcAP1β恢复菌株Δgcap1β-GcAP1β,并由RT-PCR和Southern杂交分析进行鉴定。以野生型菌株W16为对照,对Δgcap1β突变体和GcAP1β恢复菌株Δgcap1β-GcAP1β的生长速度、产孢能力、分生孢子萌发率及附着胞形成率和致病性进行测定。利用生物信息学软件Prot Comp 9.0和TMHMM对GcAP1β蛋白进行结构分析,并结合GcAP1β-GFP信号观测,进行GcAP1β的亚细胞定位。利用qRT-PCR技术,检测GcAP1β在菌丝、分生孢子、芽管、附着胞和侵染阶段的表达量,并检测CgPG1、CgPG2、pnl-1、pnl-2、pelA和pelB在野生型菌株和Δgcap1β突变体中的表达量。【结果】GcAP1β基因全长2 321bp,含有3个内含子,编码720个氨基酸。与野生型菌株W16相比,Δgcap1β突变体菌落成褶皱状,菌丝生长速度明显减慢,而分生孢子产量、分生孢子萌发率、附着胞形成率无显著差异。Δgcap1β致病力明显降低,仅在苹果叶片上引起极小的点状斑。GcAP1β基因恢复菌株Δgcap1β-GcAP1β完全修复了因GcAP1β基因缺失造成的表型缺陷。荧光检测显示,融合蛋白GcAP1β-GFP分布于细胞质中。qRT-PCR检测结果表明,GcAP1β在苹果炭疽叶枯病菌各个发育阶段都有表达,且在侵染后表达量相对最高。GcAP1β的缺失导致CgPG1表达量降低至20.3%,CgPG2表达量降低至16.5%,pnl-1表达量降低至8.2%,pnl-2表达量降低至14.4%,pelA表达量降低至4.4%,pelB表达量降至0.8%。【结论】衔接蛋白GcAP1复合体分布于细胞质中,是苹果炭疽叶枯病菌生长发育所需要的;GcAP1调控CgPG1、CgPG2、pnl-1、pnl-2、pelA和pelB的表达,是苹果炭疽叶枯病菌一个重要的毒力因子。     

橡胶树胶孢炭疽病菌CgBASP2基因敲除突变体构建及其致病力分析

在前期对橡胶树胶胞炭疽病菌分泌蛋白组进行预测的基础上,通过RT-PCR的方法克隆了1个候选分泌蛋白基因并命名为Cg BASP2(Biotrophy-associated Secreted Proteins 2 of Colletotrichum gloeosporioides)。该基因编码100个氨基酸,相对分子质量约为9.85×103。生物信息学分析结果表明,该蛋白含有1个18氨基酸的信号肽序列,不含任何跨膜结构域。氨基酸序列比对结果表明,Cg BASP2与草莓胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides Nara gc5)、西瓜炭疽菌(Colletotrichum orbiculare MAFF)、玉米炭疽菌(Colletotrichum graminicola)、菜豆炭疽菌(Colletotrichum higginsiaum)和稻瘟菌(Magnaporthe oryzae 70-15)的BASP2同源,同源性分别为100%,90%,87%,87%和67%。为了研究该基因的功能,本研究通过同源重组技术构建了橡胶树胶孢炭疽病菌Cg BASP2基因的敲除突变株ΔCg BASP2。进一步的分析发现,与野生型菌株相比ΔCg BASP2突变菌株不能对橡胶树叶片产生致病性,由此可见,Cg BASP2基因在胶胞炭疽病菌的致病过程中起重要作用。     

STK1对玉米大斑病菌附着胞发育过程中糖原和脂肪积累的影响

【目的】通过研究STK1与附着胞发育的关系,明确附着胞发育过程中STK1对糖原和脂肪合成的调控作用,为阐明玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)附着胞发育的分子机制打下基础。【方法】以玻璃平板为疏水基质表面,通过"插片分离菌丝"法使菌丝附着于载玻平板表面,然后将附着有菌丝的玻璃平板置于保湿培养皿中22℃、14 h光照和10 h黑暗交替培养,诱导野生型菌株(WT)和STK1基因敲除突变体(ΔSTK1)的菌丝形成附着胞,每隔12 h显微观测附着胞的形态和发育过程;分别将附着有未经诱导的WT和ΔSTK1菌丝的玻璃平板和经过48 h附着胞诱导的玻璃平板浸没在I2/KI染色液中静置染色48 h,显微观察附着胞发育过程中糖原的变化;分别将附着有未经诱导的WT和ΔSTK1菌丝的玻璃平板和经过48 h附着胞诱导的玻璃平板置于-70℃的超低温冰箱中冷冻处理30 min,然后将玻璃平板置于Oil-red O染色液中静置染色24 h,显微观察附着胞发育过程中脂肪的代谢变化;利用real-time PCR技术检测附着胞发育过程中糖原和脂肪合成关键酶基因的表达情况。【结果】玉米大斑病菌WT菌株和ΔSTK1菌株利用菌丝尖端在玻璃平板的疏水表面均能够产生附着胞,但ΔSTK1菌株的附着胞发育与WT菌株显著不同,WT菌株48 h内为单胞附着胞,诱导48 h后少数附着胞形成了多细胞附着胞,而ΔSTK1菌株在诱导24 h后即出现了扭曲附着胞的异形附着胞形态,48 h后还出现了双杈、多杈和O型等多种异常的附着胞类型;WT菌株和ΔSTK1菌株的菌丝和附着胞进行糖原和脂肪的染色后,发现WT菌株的菌丝和附着胞都有均匀分布的糖原和脂肪,而ΔSTK1菌株的附着胞内几乎没有糖原和脂肪的积累,与WT菌丝的结果不同,在ΔSTK1菌株的菌丝内糖原沉积减少,脂肪主要分布于菌隔部位;附着胞诱导48 h后,WT菌株糖原合酶(glycogen synthase,GS)和二酰甘油酰基转移酶(diacylglycerol O-acyltransferase,DGAT)基因的表达量比诱导前分别增加了6.6%和40.3%,而⊿STK1菌株GS基因的表达量则下降了9.0%,DGAT基因的表达量仅上升了24.5%。【结论】STK1的功能缺失使玉米大斑病菌的附着胞发育形态异常,糖原积累下降,脂肪分布不均,糖原和脂肪合成的关键酶基因表达量均显著下降,表明糖原和脂肪代谢与玉米大斑病菌的附着胞发育密切相关。     

STK1基因对山梨醇高渗胁迫下玉米大斑病菌菌丝生长和发育的调控

【目的】明确STK1基因在山梨醇高渗胁迫条件下对玉米大斑病菌菌丝生长和发育的调控作用。【方法】将野生型菌株(WT)与STK1基因敲除突变体(KO)分别接种在不同山梨醇浓度的葡萄糖-蛋白胨(DPA)培养基上,对比其生长速度、菌落形态、菌丝形态的差异变化;并通过油红O染液进行菌丝细胞脂肪染色,观察脂类物质沉积的形态学变化。【结果】山梨醇高渗胁迫显著抑制了野生型菌株(WT)的菌落生长速度,但1.0 mol/L山梨醇对STK1基因敲除KO菌株的生长有显著的促进作用,这种促进作用随着山梨醇浓度的增加而迅速降低,山梨醇浓度增加至1.5~2.0mol/L时,菌落生长速度受到显著抑制,并且抑制程度显著高于WT菌株。显微观察菌丝细胞内容物,发现山梨醇高渗胁迫后,KO菌株的颗粒状物明显少于WT菌株。利用油红O染色观察菌丝细胞的脂类物质沉积情况,发现在山梨醇高渗胁迫条件下,KO菌株的脂滴数量远远少于WT菌株。【结论】山梨醇胁迫具有与盐胁迫不同的渗透调节机制,STK1基因可能通过调节脂类物质的合成及分布调控对山梨醇高渗透胁迫的调节。     

稻曲病菌侵染水稻颖花的酵母双杂交cDNA文库构建与应用

【目的】近年来稻曲病日益严重,但目前对稻曲病菌(Ustilaginoidea virens)与水稻相互作用机制仍不清楚。论文旨在利用水稻感病颖花材料构建酵母双杂交文库并筛选稻曲病菌效应因子互作蛋白,为解析稻曲病菌侵染水稻机制提供理论基础。【方法】以感病水稻Chuannong H2S为试验材料,在水稻破口前5—7 d左右,从水稻穗中上部接种PSB摇培7 d的稻曲病菌荧光标记菌株P4,接种13 d后取颖花进行激光共聚焦观察,收集感病颖花。提取感病颖花总RNA,使用含有Oligo(dT)的接头引物反转录cDNA第一链,并PCR扩增ds cDNA,通过琼脂糖凝胶电泳切胶回收ds cDNA片段,与载体p GADT7-Rec进行同源重组,转化酵母菌株Y187构建酵母双杂交cDNA文库。然后用稻曲病菌效应因子Uv_1261基因构建诱饵载体,将诱饵载体转化入Y2HGold酵母菌株,通过酵母双杂交自激活验证后以该诱饵载体筛选酵母双杂交文库,最终在SD/-Ade/-His/-Leu/-Trp/X-α-Gal平板上筛选出生长状况良好的蓝色单菌落,经测序得到候选互作蛋白的序列,通过NCBI在线网站进行Blast分析和Uniprot在线网站进行gene ontology(GO)注释。【结果】经检测,文库滴度为5.7×108 cfu/mL,平均插入片段大小为750 bp,表明稻曲病菌侵染水稻颖花cDNA文库质量较高。用Uv_1261构建诱饵载体,转化Y2HGold后,转化菌可在SD/-Trp、SD/-Trp/X-α-Gal平板上生长,不能在SD/-Trp/X-α-Gal/Ab A平板上生长,表明Uv_1261无自激活现象。以该诱饵载体筛选文库,对筛选到的候选互作蛋白进行测序验证并Blast分析获得了56个来自稻曲病菌或水稻的候选互作蛋白,其中有28个候选互作蛋白来自稻曲病菌,有16个来自水稻,以及12个未知蛋白。经GO注释显示,来自稻曲病菌中的候选互作蛋白参与了17个生物过程,包括翻译、代谢过程、氧化还原及胞内氨基酸合成等;分子功能包括金属离子结合活性、水解酶活性及ATP结合活性等;细胞组分包括核糖体、细胞质及线粒体等。来自水稻中的候选互作蛋白参与了11个生物过程,包括蛋白质去磷酸化、糖代谢及翻译等;分子功能包括金属离子结合活性、核苷酸结合活性及转移酶活性等;细胞组分包括核糖体、膜及细胞核等。【结论】该cDNA文库质量较好,能成功地用于稻曲病菌效应蛋白的互作蛋白筛选,可为研究稻曲病菌与水稻相互作用的分子机制提供重要资源。     

农杆菌介导苹果炭疽病菌的遗传转化及转化子鉴定

【目的】优化农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）介导转化苹果炭疽病菌（Colletotrichum gloeosporioides）的技术体系,并对转化子进行筛选鉴定,比较其生物学特性和致病性差异。【方法】以苹果炭疽病菌LXS010101分生孢子为转化受体,利用携带重组双元载体的农杆菌进行转化;对获得的转化子进行遗传稳定性测定、PCR检测及Southern blot分析;选取一定数量的转化子,比较其菌落形态、生长速率及分生孢子发育等主要生物学性状及致病性的差异。【结果】苹果炭疽病菌的最优转化体系为：病菌分生孢子悬浮液浓度1×105个/mL,共培养温度和时间分别为22℃和24 h,共培养基中添加200 μmol•mL-1乙酰丁香酮,其转化效率达到1×105个孢子可获得439个转化子。随机选取30个转化子进行鉴定,发现T-DNA已整合进炭疽病菌基因组中,在所检测的转化子中都是以单拷贝的形式整合,且能够稳定遗传。与野生型菌株相比,转化子的菌落形态没有发生明显变化,但23.33%的菌株生长速率显著减低;转化子ATJ-3和ATJ-15不能产生分生孢子,在28个产孢菌株中,分生孢子萌发率显著减低的菌株占39.29%,附着胞形成比例显著减低和形态异常的菌株占25.00%。致病性测定结果显示,11个转化子的致病力显著降低,其中菌株ATJ-19完全丧失致病能力。【结论】优化的苹果炭疽病菌遗传转化技术体系,可用于炭疽病菌致病相关基因的克隆及致病分子机理的研究。     

水稻基腐病菌flhDC和fliA基因的功能

【目的】水稻细菌性基腐病(致病菌Dickeya zeae)是水稻重要细菌病害之一。细菌的鞭毛是重要的运动器官,迄今有关水稻基腐病菌的鞭毛系统、flh DC和fli A基因功能及其调控机理尚不清楚,明确这些鞭毛基因的功能,有利于进一步了解D.zeae的致病性综合调控网络、开发新型药物作用靶标以及制定病害防控策略。论文旨在明确D.zeae鞭毛系统中flh DC和fli A在致病性中的作用。【方法】以D.zeae野生型致病菌株EC1基因组DNA为模板,设计一系列引物,PCR扩增待敲除的目标基因flh DC和fli A各自的上、下游片段,再以混合的上、下游片段为模板,扩增得到缺失flh DC和fli A的融合片段,双酶切纯化后连接到自杀性载体p KNG101上,构建带有反向筛选标记基因sac B的自杀重组质粒p KNG-Δflh DC和p KNG-ΔfliA,通过三亲转化方法分别将重组质粒导入野生型菌株EC1中,通过两次等位基因同源重组,PCR检测和测序验证,最终获得目标基因flh DC和fli A缺失突变体Δflh DC和ΔfliA;测定并比较突变体与野生菌的胞外酶活性、毒素活性、运动性、生物膜形成能力,以及对水稻的致病力和对烟草的过敏性反应(HR);进一步提取细菌总RNA,以16Sr DNA为内参来校正目标基因的表达量,采用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)方法,比较野生菌和突变体Δflh DC和ΔfliA下游基因flh D、flh C、fli A和fli C的表达量差异。【结果】通过基因操作手段成功构建了基因缺失突变体Δflh DC和ΔfliA。表型测定结果显示,野生菌EC1的运动性和形成生物膜的能力很强,而基因缺失菌株Δflh DC和ΔfliA的运动性和形成生物膜的能力明显下降;野生菌株EC1对水稻种子萌发具有很强的抑制作用,而突变体Δflh DC和ΔfliA则显著降低了对水稻种子萌发的抑制作用;接种野生菌株EC1的水稻植株产生大面积褐色病斑,且腐烂程度严重,而接种突变体Δflh DC和ΔfliA的水稻植株只在接种的针刺部位周围出现水渍状褐色病斑,腐烂程度轻微,说明突变体菌株Δflh DC和ΔfliA显著降低了对水稻植株上的致病力。进一步的表型测定结果显示,突变体菌株Δflh DC和ΔfliA与野生菌EC1在产生胞外致病酶、毒素以及引起烟草HR能力等方面没有显著差异。q RT-PCR分析结果显示,在突变体菌株Δflh DC中,flh D和flh C不表达,fli A和fli C的表达量较野生菌明显下降;而在突变体ΔfliA中,flh D、flh C和fli A均不表达,fli C表达明显下降。【结论】调控细菌鞭毛基因表达的主调控因子flh DC操纵子,以及表达鞭毛特异性因子σ~(28)基因fli A,是细菌鞭毛系统基因簇的重要组分。flhDC和fliA显著影响D.zeae的运动性和生物膜形成能力,并显著影响水稻种子的萌发功能,在水稻基腐病菌的致病性中起重要作用。     

嗜线虫致病杆菌YL001 cpxR基因敲除突变株的构建及其抑菌活性研究

【目的】通过同源重组技术敲除嗜线虫致病杆菌(Xenorhabdus nematophila)YL001中cpxR基因,为进一步研究CpxR调节子调控抗菌物质产生的机理奠定基础。【方法】通过融合PCR技术,将cpxR基因的上、下游同源片段及质粒pJCV53上的卡那抗性基因Kmr 3个片段连接,克隆到自杀载体pDM4中,将重组质粒转化到大肠杆菌S17-1λpir中,经接合转移导入嗜线虫致病杆菌内,通过同源重组敲除cpxR基因;采用琼脂扩散法和抑制菌丝生长速率法分别测定突变菌株对枯草芽孢杆菌和番茄灰霉病菌的抑制作用。【结果】从X.nematophila YL001基因组中成功敲除cpxR基因,得到了ΔcpxR突变菌株;ΔcpxR突变菌株对枯草芽孢杆菌和番茄灰霉病菌的抑制作用较野生菌株分别提高了1.4和1.7倍。【结论】CpxR负向调控嗜线虫致病杆菌YL001抗菌物质的产生。     

飞蝗Argonaute1的分子特性及生物学功能

【目的】MicroRNAs(miRNAs)是一类长度约22 nt的非编码RNA,通过转录后调控的方式在多种生命活动中发挥重要功能。Argonaute1(AGO1)蛋白作为miRNA沉默复合物(miRNA silencing complex RISC)的重要组成部分,在miRNA调控通路中起着关键作用。论文旨在研究AGO1的生物学功能及其对飞蝗(Locusta moratoria)生长发育的影响,为探索昆虫miRNA的生物合成和农业害虫的有效控制提供理论依据。【方法】采用生物信息学方法在飞蝗转录组数据库中获得Lm AGO1 c DNA序列;使用在线蛋白翻译软件(Ex PASy)对Lm AGO1进行蛋白翻译,利用SMART分析Lm AGO1蛋白的功能结构域;选取家蚕(Bombyx mori)、果蝇(Drosophila melanogaster)和赤拟谷盗(Tribolium castaneum)等模式昆虫的同源序列与Lm AGO1氨基酸序列进行聚类分析,采用Phyml软件构建昆虫AGO蛋白的系统发育树;为了进一步研究Lm AGO1在飞蝗生长发育过程中的作用,使用T7 RiboMAX~(TM) Express RNAi System体外合成Lm AGO1的ds RNA,在飞蝗4龄第2天和5龄第2天若虫期连续两次注射ds RNA进行干扰,同时注射ds GFP作为对照。分别收集注射ds RNA后48 h和72 h的整虫样品提取RNA,反转录为c DNA。通过实时荧光定量PCR(RT-q PCR)检测Lm AGO1在不同时间点的干扰效率并观察虫体的发育表型。同时,为了检测Lm AGO1沉默是否会影响miRNA的生物合成,采用RT-q PCR对飞蝗体内5个高丰度miRNA表达进行定量分析。【结果】Lm AGO1蛋白含845个氨基酸,具有典型的AGO蛋白家族保守结构域,即位于213—348位点的PAZ结构域和502—804位点的PIWI结构域。聚类分析表明,Lm AGO1蛋白与其他昆虫的AGO1蛋白聚为一类。通过AGO1氨基酸序列同源比对结果显示Lm AGO1与模式昆虫果蝇、家蚕AGO1的氨基酸序列一致度高达82.2%和86.9%。RNAi结果表明,虫体注射ds Lm AGO1 48 h和72 h后,与对照组相比,Lm AGO1表达量均显著降低,干扰效率分别为88.1%和93.0%;进一步观察试虫生长发育的表型特征,与对照组相比,飞蝗4龄期注射dsL m AGO1后其生长发育并没有出现明显异常,待蜕皮发育至下一龄期(即5龄期)时,出现大量死亡,死亡率为89.3%;荧光定量PCR结果显示注射ds Lm AGO148 h后,飞蝗体内miRNA-252和miRNA-8的表达显著下降,干扰72 h后miRNA-7、let 7、miRNA-252、miRNA-8的表达均显著下降。【结论】飞蝗AGO1除参与RSIC的形成以外,还可能参与miRNA的剪切加工过程进而调控飞蝗的正常发育。     

枯草芽孢杆菌Czk1菌株对橡胶树根病菌的抑制

【目的】测定枯草芽孢杆菌Czk1菌株对橡胶树根病菌的抑菌活性及对炭疽病的生防效果,为进一步开发应用该菌株奠定基础。【方法】通过室内平板对峙和离体叶片接种的方法,测定Czk1菌株对13个橡胶树根病菌和1个炭疽病菌的拮抗活性以及对炭疽病的生防效果。【结果】Czk1菌株对13个橡胶树根病菌和1个炭疽病菌具有强烈的拮抗作用,且持续接种20代后依然具有很强的抑菌活性;Czk1菌株对橡胶树炭疽病有较好的生防效果,其中在发病前期先喷洒拮抗菌液的效果最好。【结论】枯草芽孢杆菌Czk1菌株对橡胶树红根、褐根、紫根、白根、臭根和炭疽病菌等多种致病真菌都有强烈的拮抗作用,且有抗菌谱广、持久稳定等特点,具有较高的潜在生防利用价值。     

蓝莓炭疽病病原菌鉴定及致病性测定

【目的】鉴定辽宁省部分地区疑似炭疽病的蓝莓病株的病原,为蓝莓病害的防控及抗病育种提供依据。【方法】对采自辽宁省兴城市和庄河市的疑似炭疽病的蓝莓发病枝条及叶片进行组织分离、培养,从所分离获得的两类菌株中选择形态学不同的代表菌株LNSW1和B-Cg1进行后续试验和分析。观察两个代表分离菌株在马铃薯葡萄糖琼脂培养基（potato dextrose agar,PDA）上的菌落及分生孢子的形态特征。对代表菌株LNSW1和B-Cg1的真菌核糖体基因进行PCR扩增和测序,采用Mega5.1软件中邻位加入法（neighbor-joining,NJ）进行基于病原菌rDNA-ITS基因序列和GenBank中已有相关炭疽菌序列的系统发育树构建。利用尖孢炭疽菌（Colletotrichum acutatum）和胶孢炭疽菌（C. gloeosporioides）的特异性引物对CgInt2/ITS4和CgInt/ITS4对代表菌株进行特异性扩增,采用菌丝块叶片接种法对8个蓝莓品种进行代表分离菌株的致病性测定。【结果】从辽宁省部分蓝莓产区罹病植株上共分离纯化得到36个菌株,根据各菌株的形态学差异将其分成两个类别,两类别中代表菌株LNSW1和B-Cg1在菌落颜色及分生孢子形态上具有较大差异,且与已报道的炭疽菌属当中的尖孢炭疽菌和胶孢炭疽菌形态特征相似;两个代表分离株的rDNA-ITS序列实际长度为557和547 bp,通过基于真菌核糖体基因的系统发育分析,表明菌株LNSW1与GenBank中尖孢炭疽菌菌株AB729126、KF698729、EU886755聚在同一分支,B-Cg1与胶孢炭疽菌菌株JF923828、KF516931、GU174547聚在同一分支,相似度分别为99%-100%;两对炭疽菌特异性引物扩增结果再次证明所获代表菌株分别为尖孢炭疽菌和胶孢炭疽菌; 致病性测定结果表明,尖孢炭疽菌和胶孢炭疽菌菌丝块接种8个蓝莓品种的叶片及枝条均可致病,两类病菌回接症状与田间自然发病症状较为相似,尖孢炭疽菌对蓝莓的致病稍强于胶孢炭疽菌。【结论】通过对辽宁省蓝莓主产区的蓝莓发病枝条及叶片的病原菌进行形态学和分子学鉴定,基本明确辽宁省部分地区的蓝莓炭疽病是由尖孢炭疽菌和胶孢炭疽菌侵染所致。     

稻曲病菌T-DNA插入突变菌株B1241侧翼基因克隆

【目的】分析稻曲病菌(Ustilaginoidea virens)致病力减弱的T-DNA插入突变菌株B1241的生物学性状和致病力,并结合分子生物学手段研究其T-DNA插入位点的侧翼基因,以解析突变基因在稻曲病菌生长和致病过程中的作用,从而为阐明稻曲病菌致病机制提供理论基础。【方法】以野生菌株P1作为对照,观察并检测突变菌株B1241的菌落形态、生长速率、孢子形态、产孢量等生物学性状;采用注射接种的方法将菌丝和孢子的混合液接种于水稻穗苞中,统计每穗发病的病粒数,分析B1241的致病性变化;突变菌株B1241在不含有潮霉素的PSA平板上转接5代之后,PCR检测T-DNA插入的稳定性并通过Southern杂交分析B1241中T-DNA插入的拷贝数;利用HiTail-PCR获得T-DNA插入位点的侧翼序列,经NCBI比对得到侧翼基因;运用RACE-PCR克隆插入位点侧翼基因全长;qRT-PCR分析侧翼基因的表达情况。【结果】经生物学特性观察及田间接种发现,与野生菌株P1相比,突变菌株B1241在固体培养基MM、PSA和TB3上的菌落和孢子形态以及生长速率无显著差异,其致病力、产孢能力均呈极显著下降。B1241在不含潮霉素的PSA平板上转接5代之后,仍能扩增到GFP和HPH基因,说明T-DNA已经稳定地插入到其基因组中。Southern杂交结果显示T-DNA在该突变菌株中以单拷贝的形式插入。经扩增并比对侧翼序列,T-DNA的插入位点处少了28 bp的稻曲序列,有37 bp在T-DNA及稻曲病菌基因组中都没有比对到。NCBI比对发现,侧翼基因Uvt-1241与UV-8b菌株的UV8b-7878基因同源,开放阅读框长2 317 bp,包含81和106 bp的2个内含子,编码709个氨基酸。经RACE-PCR获得基因全长2 650 bp,5'非编码区长度为14 bp,3'非编码区长度为319 bp。T-DNA插入在基因Uvt-1241的启动子区域,位于起始密码子之前516 bp处。qRT-PCR分析结果表明,Uvt-1241在该突变体中表达量下降。该基因编码一个糖基水解酶18家族的蛋白,同时含有一个保守结构域D××D×D×E。【结论】稻曲病菌突变菌株B1241中,T-DNA插入到基因Uvt-1241的启动子区域,从而导致该启动子功能部分缺失,基因表达量下降,使得突变菌株的生长、产孢等生物学特性及致病力发生改变,由此推测该基因可能在稻曲病菌生长及致病过程中起着重要的作用。     

微黄青霉ZF1及其代谢产物对禾谷镰孢的抑菌活性

【目的】对前期从土壤中筛选获得的1株具有生防效果的微黄青霉（Penicillium minioluteum）ZF1,进一步分析其对禾谷镰孢(Fusarium graminearum)的抑菌效果,以及其培养滤液与化学药剂混配的抑菌能力和对玉米叶片、籽粒的侵染能力,明确该生防菌的开发利用价值,为防治禾谷镰孢引起的玉米茎腐病和穗腐病提供依据。【方法】采用菌丝生长速率法测定微黄青霉ZF1对禾谷镰孢的抑菌能力,微黄青霉ZF1培养滤液对禾谷镰孢的抑菌作用;通过玻璃纸法测定微黄青霉ZF1次生代谢产物对禾谷镰孢菌落生长的影响;比较咯菌腈、微黄青霉ZF1菌株培养滤液及咯菌腈和培养滤液混配3个处理对禾谷镰孢菌丝生长的抑制作用;分别在5叶期和乳熟期检测微黄青霉ZF1对玉米叶片和籽粒的侵染能力。【结果】微黄青霉ZF1能够明显抑制禾谷镰孢生长,抑制作用达到81.33%,抑菌面积为16.21 cm²;去玻璃纸PDA培养基上,ZF1菌株次生代谢产物对禾谷镰孢生长的抑制作用达到55.46%;菌株培养滤液稀释10、20、50和100倍后对禾谷镰孢菌抑制作用分别为81.04%、64.46%、22.67%和1.12%,但微黄青霉培养滤液对禾谷镰孢菌丝形态影响不明显;咯菌腈和微黄青霉菌培养滤液复配后对禾谷镰孢的抑制作用比二者单独使用有所增强,咯菌腈抑制禾谷镰孢菌丝生长的EC₅₀和EC₉₅值分别为0.0162和0.5287 μg·mL^-1;10%微黄青霉菌培养滤液和0.5 μg·mL^-1咯菌腈对禾谷镰孢的抑制率分别为86.45%和95.13%,二者复配后降低了对禾谷镰孢菌丝生长的EC₅₀和EC₉₅值,延长了作用时间,EC₅₀和EC₉₅值分别为0.0023和0.4011 μg·mL^-1,培养4 d后咯菌腈抑菌作用丧失,而0.5 μg·mL^-1咯菌腈与10%微黄青霉菌培养滤液复配后较0.5 μg·mL^-1咯菌腈单独作用时间延长了10 d。接种微黄青霉至玉米叶片和受伤的玉米籽粒,仅在叶片表面和伤口处产生微寄生霉层。【结论】微黄青霉ZF1菌株及其培养滤液对禾谷镰孢均有明显的抑制作用,咯菌腈和培养滤液复配对禾谷镰孢的抑制作用优于单独使用咯菌腈的处理。研究结果可为微黄青霉菌的开发应用提供依据,为禾谷镰孢茎腐病和穗腐病的防治开辟新途径。     

禾谷镰孢碳源代谢调控因子FgCreA的功能

【目的】敲除禾谷镰孢（Fusarium graminearum）中碳源代谢调控因子FgCreA,并对其营养生长、有性生殖和致病力等方面进行研究,为研究禾谷镰孢中碳源代谢机制提供依据。【方法】根据酵母数据库SGD和NCBI数据库中的序列,利用酿酒酵母中碳源代谢调控因子Mig1确定禾谷镰孢中的碳源调控因子FgCreA;在NCBI数据库中检索其他物种中碳源代谢调控蛋白,使用ClustalW2软件进行多重序列比对,并用MEGA5软件构建系统进化树,同时在InterProScan网站上预测其蛋白结构域;在NCBI数据库中检索与禾谷镰孢碳源吸收相关的结构基因和真菌毒素DON生物合成的相关基因,调取起始密码子上游1 000 bp的片段,预测FgCREA基因结合位点位置;用Primer5软件设计引物,利用Split-PCR和PEG介导原生质体转化的方法进行基因敲除,并通过PCR和Southern blot验证获得FgCREA基因敲除突变体Fgcrea。根据突变体Fgcrea营养生长、有性生殖和致病力等方面的变化分析FgCREA的功能。【结果】通过生物信息学方法,明确禾谷镰孢中只有一个碳源代谢调控因子基因FgCREA(FGSG_09715),氨基酸序列416 aa,共包含两个保守的C2H2锌指结构区域。FgCreA同源蛋白在各类真菌中均存在一定程度的同源性,具有较高的保守性。禾谷镰孢碳源吸收相关结构基因（XYL2、ARA1、ICL1、PG1、SUC2）和真菌毒素DON生物合成相关基因（TRI1、TRI3、TRI4、TRI5、TRI6、TRI7、TRI8、TRI10、TRI12、TRI101）启动子区均含有FgCREA DNA结合位点。采用Split-PCR技术和PEG介导的原生质体转化,通过PCR和Southern blot获得并验证了两个FgCREA基因敲除突变体。表型观察发现,突变体Fgcrea的生长速度与野生型相比下降90%;分生孢子形态正常,但产孢量与野生型相比降低88%;有性生殖阶段,突变体Fgcrea可以产生正常的子囊壳、子囊和子囊孢子,但需要比野生型长20-28 d;突变体Fgcrea对钠盐较敏感,侵染小麦穗不发病。【结论】获得禾谷镰孢碳代谢调控因子FgCreA敲除突变体,明确FgCreA参与营养生长和有性生殖,并能够影响致病过程。但是否影响相关结构基因的转录水平和DON生物合成仍需进一步验证。     

鱼腥草炭疽病病原鉴定及室内药剂筛选

【目的】明确鱼腥草炭疽病病原菌种类,筛选出有效的防治药剂,为鱼腥草炭疽病大田防治提供参考。【方法】采用组织分离法对湖北省宜昌市当阳市两河镇鱼腥草炭疽病病原菌进行分离,基于柯赫氏法则进行病原菌致病性测定,并对病原菌的ITS、GAPDH、TUB2、ACT和CAL基因序列进行扩增,结合多基因序列分析和形态学特征对病原菌进行种类鉴定,利用菌丝生长速率法测定病原菌生物学特性和5种常用杀菌剂对病原菌的室内毒力。【结果】从病叶样本中共分离获得6株菌株,选取具有代表性的菌株YXC26进行形态特征和致病性测定。致病性测定结果显示菌株YXC26为鱼腥草炭疽病致病菌。结合菌株YXC26形态观察和多基因序列分析结果,确定菌株YXC26为胶孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）。菌株YXC26生物学特性测定结果显示,菌株YXC26菌丝生长的最适pH为6,最佳碳源为麦芽糖和葡萄糖,最佳氮源为酵母提取物和牛肉浸粉,菌丝致死温度为53℃处理10 min。5种供试杀菌剂中,50%多菌灵可湿性粉剂对菌株YXC26菌丝生长的抑制效果最好,其抑制中浓度（EC₅₀）为0.04 mg/L;其次为25%吡唑醚菌酯悬浮剂,其EC₅₀为0.14 mg/L;62%嘧环·咯菌腈水分散粒剂的EC₅₀为1.16 mg/L,抑制效果也较好;30%甲霜噁霉灵水剂和250 g/L嘧菌酯悬浮剂的EC₅₀均超过30.00 mg/L,抑制效果较差。【结论】湖北省宜昌市当阳市两河镇鱼腥草炭疽病病原菌为胶孢炭疽菌。50%多菌灵可湿性粉剂、25%吡唑醚菌酯悬浮剂和62%嘧环·咯菌腈水分散粒剂对鱼腥草炭疽病菌菌丝生长均有较好的抑制作用,可作为鱼腥草炭疽病田间防治的候选药剂。     

大豆GmHAT5的克隆及其转基因百脉根的抗盐分析

【目的】从大豆盐胁迫基因表达谱中筛选并克隆得到同源异型域亮氨酸拉链蛋白(HD-Zip)家族基因GmHAT5,将其转化豆科模式植物百脉根并进一步探究其抗盐调控机制。【方法】使用多种生物信息学软件对GmHAT5的开放读码框(ORF)、编码蛋白的分子量、等电点、序列结构和蛋白定位等进行预测,同时将大豆GmHAT5蛋白与其他10个物种的同源蛋白进行比对分析,并对GmHAT5在大豆不同器官及盐胁迫下的表达特性进行分析。此外,构建GmHAT5的植物超表达载体,通过对发根农杆菌LBA1334的转化,得到"复合体"百脉根植株,并在盐胁迫条件下对其进行抗盐表型分析;通过对根癌农杆菌EHA105的转化,获得百脉根的稳定转化株系,并对其进行抗盐表型分析及相关生理指标检测。【结果】多种生物信息学软件分析表明,该片段包含1个1 038 bp的ORF,编码345个氨基酸。GmHAT5的理论分子量和等电点分别为39.17 k D和4.63。GmHAT5蛋白定位于细胞核,与其他HD-Zip家族蛋白一样,属于典型的核蛋白。序列分析表明,GmHAT5包含一个同源异型结构域和一个亮氨酸拉链结构域,属于第I类同源异型域亮氨酸拉链蛋白。同源蛋白比对表明其与野生大豆GsHAT5同源性最高。基因表达特性分析表明,GmHAT5在大豆植株的各个不同器官中均有表达,是一个受盐诱导上调表达的HD-Zip类转录因子。发状根转化的结果表明,使用200 mmol·L~(-1) NaCl处理植株7 d后,"复合体"植株生长状态良好,对照组植株叶片明显萎蔫、失绿;不同NaCl浓度处理离体转基因发状根14 d后,对照组较试验组发状根明显干枯、生长受到抑制。稳定转化结果显示,不同盐浓度处理14 d后,转GmHAT5百脉根与两组对照植株相比生长状态更好。相关生理指标检测结果显示,与两组对照相比,转基因百脉根植株中丙二醛含量和相对质膜透性明显降低(P0.05),而叶绿素含量和根系活力则显著升高(P0.05)。测定不同植株阳离子含量的结果表明,转基因百脉根株系与两组对照相比,Na~+在叶片和根中含量显著下降,K~+和Ca~(2+)在叶片和根中含量显著升高。【结论】从大豆中克隆得到一个编码HD-ZipⅠ类同源异型域亮氨酸拉链蛋白基因GmHAT5,该基因在大豆中受盐胁迫诱导表达量显著升高。超量表达GmHAT5显著增强百脉根的耐盐能力,发状根转化法可以作为一种快速有效筛选抗盐候选基因的手段。推测GmHAT5在大豆盐胁迫应激调控中扮演重要角色。     

番茄叶霉病菌对咯菌腈敏感基线的建立及田间防治效果评价

【目的】番茄叶霉病是危害温室番茄的重要病害之一,其致病菌对常用杀菌剂已产生不同程度的抗性,亟待开发高效替代药剂。研究旨在探索番茄叶霉病菌（Fulvia fulva）对咯菌腈的敏感性,建立敏感性基线,明确咯菌腈在田间的防治效果。【方法】在山东济南、泰安、聊城、潍坊、莱芜、淄博6个蔬菜产区采集感叶霉病的番茄叶片,经分离纯化后,培养得到126株番茄叶霉菌株;采用菌丝生长速率法和孢子萌发法,测定咯菌腈对3株代表菌株菌丝生长、分生孢子萌发和芽管伸长3个生长发育阶段的抑制活性;利用菌丝生长速率法测定不同地区的126株菌株对咯菌腈的敏感性,并建立敏感性基线。通过两年的田间试验,评价咯菌腈的保护作用和治疗作用。【结果】咯菌腈对番茄叶霉病菌芽管伸长和菌丝生长均有较强的抑制活性,平均EC₅₀值分别为0.30和0.80 μg·mL^-1,而对孢子萌发抑制作用较弱,平均EC₅₀值均＞100 μg·mL^-1。不同地区番茄叶霉病菌群体间对咯菌腈的敏感性均无显著差异。其中,潍坊地区叶霉菌株对咯菌腈敏感性最高,平均EC₅₀值为0.43 μg·mL^-1;淄博地区叶霉菌株敏感性相对较低,平均EC₅₀值为0.79 μg·mL^-1。泰安、济南、聊城、莱芜地区的叶霉菌株敏感性无显著差异,平均EC₅₀值分别为0.65、0.75、0.71、0.58 μg·mL^-1。咯菌腈对供试菌株菌丝生长的EC₅₀值在0.16-1.69 μg·mL^-1,平均值为0.64 μg·mL^-1,敏感性频率呈单峰曲线分布,符合正态分布,可作为番茄叶霉病菌对咯菌腈的敏感性基线。2016-2017年田间试验表明,咯菌腈对番茄叶霉病均具有较好的防治效果,咯菌腈在60.75 g a.i./hm²剂量下对番茄叶霉病保护作用和治疗作用防治效果分别为72.21%-75.02%和61.94%-70.65%,均显著高于对照药剂苯醚甲环唑100 g a.i./hm²、代森锰锌700 g a.i./hm²和甲基硫菌灵540 g a.i./hm²,与氟吡菌酰胺150 g a.i./hm²防治效果差异不显著;咯菌腈有效成分为40.50 g a.i./hm²时对番茄叶霉病保护作用和治疗作用的防治效果分别高于对照药剂甲基硫菌灵540 g a.i./hm²的保护和治疗防治效果。2017年咯菌腈有效成分为20.25 g a.i./hm²时对番茄叶霉病保护作用和治疗作用的防治效果分别显著高于对照药剂代森锰锌700 g a.i./hm²和甲基硫菌灵540 g a.i./hm²的保护作用和治疗作用的防治效果。咯菌腈对番茄叶霉病的保护作用均高于治疗作用。【结论】咯菌腈对番茄叶霉病菌菌丝生长和芽管伸长具有显著的抑制作用,而对孢子萌发基本无抑制作用,山东省6个蔬菜产区番茄叶霉病菌对咯菌腈相对比较敏感。该药剂在番茄叶霉病的田间防治中具有一定的应用潜力。