广东番茄巨芽病植原体的分子鉴定

2022年, 对在广东省湛江市廉江市田间发现的疑似番茄巨芽病病株, 利用分子生物学方法对其相关植原体进行了鉴定。以番茄病株叶片总DNA为模板, 利用植原体16S rRNA基因通用引物R16mF2/R16mR1进行PCR扩增, 获得了广东番茄巨芽病植原体(TBB-GD-2022)16S rRNA基因片段(1 430 bp, GenBank登录号为ON102780)。16S rRNA基因序列相似性分析显示, TBB-GD-2022与16SrⅡ组植原体菌株的相似性较高, 为96.82%~100%, 其中与隶属于16SrⅡ-V亚组的6个植原体株系相似性为100%。系统进化分析显示, TBB-GD-2022与16SrⅡ组各植原体株系聚类在一个大分支, 并与16SrⅡ-V亚组成员聚类在一个小分支, 亲缘关系较近。16S rRNA 基因相似系数分析表明, TBB-GD-2022与16SrⅡ-V亚组的参照株系‘Praxelis clematidea’ phyllody phytoplasma (GenBank登录号:KY568717) 的相似系数为1.00。上述研究结果表明, 广东番茄巨芽病植原体隶属16SrⅡ-V亚组成员。本文首次报道在广东发现番茄巨芽病, 通过其16S rRNA序列分析进一步确定了其相关植原体的分类地位, 为该病害的防控提供了科学依据。     

金莲花绿变植原体的分子鉴定

本研究对河北省大面积发生的金莲花绿变病的病原进行检测和鉴定。以金莲花叶片的总DNA为模板,使用植原体16S rDNA和核糖体蛋白(ribosomal protein)基因rp的特异性引物进行PCR扩增,在感病金莲花样品中扩增到植原体的16S rDNA(1 432 bp)片段和rp基因(1 240 bp)片段。序列分析发现,获得的16S rDNA和rp基因片段与洋葱黄化植原体Onion yellows phytoplasma(GenBank登录号:AP006628)的相似度最高,分别为99.9%和99.3%,确定金莲花绿变病的病原为植原体,暂命名为金莲花绿变植原体Trollius chinensis virescence phytoplasma。对金莲花绿变植原体的16S rDNA进行虚拟RFLP分析,发现其酶切图谱与16SrⅠ-B亚组的洋葱黄化植原体的参照图谱完全一致,相似系数1.00。16S rDNA和rp基因的系统发育进化树显示,金莲花绿变植原体与16SrⅠ-B亚组的植原体聚为一支,属于植原体16S rⅠ-B亚组。     

臭矢菜丛枝病植原体的分子鉴定研究

 本实验采用DAPI荧光显微镜、PCR、克隆和测序等技术,对海南臭矢菜丛枝病样进行了检测和鉴定。以染病臭矢菜总DNA为模板应用3对植原体特异性引物进行PCR扩增,获得PCR产物为16S rDNA(1 430 bp)、16S-23S rDNA(358bp)、rp DNA(1 294 bp)。应用DNA回收试剂盒获得了3个PCR扩增片断的纯化产物,并克隆到DH5α大肠杆菌中测序。应用DNAMAN和MEGA软件对获得的序列与NCBI数据库中植原体序列进行同源性分析和构建系统发育树。结果显示臭矢菜丛枝病植原体与花生丛枝病植原体序列同源性最高,16S rDNA的序列同源性为99.9%,16S-23S rDNA高达100%,rp为99.7%,因而将臭矢菜丛枝病植原体归为花生丛枝组(16SrⅡ),根据16S rDNA的RFLP分析,将其归为16SrⅡ-A亚组。     

仙人掌丛枝病植原体检测和16S rDNA片段序列分析

 对仙人掌丛生幼嫩组织进行超薄切片电镜观察,在韧皮部筛管中存在大量植原体;根据植原体16S rRNA基因保守序列设计的通用引物对R16 F₂/R₂,应用PCR技术对仙人掌丛枝病进行分子检测,结果扩增到约1.2 kb的特异性片段,而在健康组织中却没有此特异片段;通过16S rDNA片段核酸序列同源性比较,结果表明仙人掌丛枝病植原体与花生丛枝病植原体亲缘关系最近,据此可初步判断仙人掌丛枝病植原体是一种属于16Sr Ⅱ组的植原体,基本确定了其分类地位。     

紫花苜蓿丛枝病植原体的分子检测及鉴定

 利用植原体16S rRNA基因通用引物对云南昆明发生的苜蓿丛枝病感病植株总DNA进行巢式PCR扩增,得到1.2kb的特异片段,从分子水平证实了苜蓿丛枝病的病原是植原体。从PCR产物的RFLP酶切图谱可看出,该植原体株系的酶切图谱与马里兰翠菊黄化植原体(AY1)相同。对扩增片段进行克隆及序列测定后,利用最小进化法做Bootstrap验证的系统进化树,表明苜蓿丛枝病植原体为Candidatus Phytoplasma asteris成员之一,与植原体16SrI-B亚组成员关系密切。     

菊花绿变病植原体在中国的发生及分子鉴定

对内蒙古农业大学校园内表现花器绿变症状的菊花样品进行采集和DNA提取,应用植原体16S rRNA基因和rp基因的引物进行巢式PCR扩增,从感病样品中分别扩增得到了长度均约为1.2 kb的片段。序列一致性分析表明,菊花绿变植原体16S rRNA基因与翠菊黄化植原体匈牙利风信子株系(GenBank登录号MN080271)、印度玉米株系(KY565571)、印度繁缕株系(KC623537)和印度马铃薯株系(KC312703)的核酸一致性最高,为99.9%,rp基因序列与翠菊黄化植原体立陶宛洋葱株系(GU228514)的核酸一致性最高,为99.8%。基于16S rRNA基因和rp基因构建系统进化树时发现,菊花绿变植原体均与16SrI-B亚组成员聚为一起。16S rRNA基因相似性系数分析表明,菊花绿变植原体与洋葱黄化植原体(AP006628)的相似性系数最高为1.00,洋葱黄化植原体(AP006628)在分类上属于16SrI-B亚组。因此,我们可以确定该菊花绿变植原体属于16SrI-B亚组。这是我国首次报道菊花绿变病的发生。     

天津滨海新区泡桐丛枝病植原体16S rDNA基因序列分析

利用分子生物学技术对天津滨海新区泡桐丛枝病病原进行分类鉴定。采用植原体16S rDNA通用引物R16mF2/R16mR1对患病植株总DNA进行PCR扩增,得到约1.4 kb特异性片段。克隆测序、Blast比对和iPhyClassifier分析结果表明,天津滨海新区泡桐丛枝植原体16S rDNA基因片段长1 432 bp,与国内泡桐丛枝植原体PY株系相似性最高,达99.86%,归属于16SrI组(aster yellows group,翠菊黄化组)D亚组。系统树构建与分析显示,泡桐丛枝病天津滨海株PaWB-TJBH与16SrI其他亚组亲缘关系较近,同在16SrI组进化枝上,与16Sr I-D组亲缘关系最近;16S rDNA序列RFLP电子酶切图谱表明,PaWB-TJBH属于16SrI-D组一个成员,与同源性比较和系统进化分析结果一致。     

桑树黄化型萎缩病植原体延伸因子基因的克隆及序列分析

利用已报道的引物对fTuf Ay/rTuf Ay,采用PCR技术对桑树黄化型萎缩病植原体延伸因子(EF-Tu)tuf基因片段进行了扩增、测序及序列分析。结果表明,从表现黄化型萎缩病症状的桑树样品中扩增得到预期大小的目的片段。经核苷酸序列测定,扩增得到的延伸因子基因片段为946 bp(GenBank登录号为:GQ268317)。对桑树黄化型萎缩病植原体及16Sr I组中的各亚组代表植原体的延伸因子tuf基因的相似性比较结果表明,桑树黄化型萎缩病植原体与16Sr I组中的MD、PRIVA亲缘关系最近,核苷酸的相似性为99.9%。该序列与已知的16Sr-I各亚组代表植原体构建的进化树表明,桑黄化型萎缩病植原体与tufI-B亚组聚类为一个亚组,归为翠菊黄化植原体组(Candidatus Phytoplasma asteris),即16Sr I组tufI-B亚组,该结果从亚组水平上进一步确定了桑树黄化型萎缩病植原体的分类地位。     

宁夏马铃薯僵顶植原体的分子鉴定

通过透射电子显微镜,在从宁夏回族自治区固原市彭阳县红河镇采集的表现叶片上卷、红叶、气生薯症状的马铃薯样品叶脉韧皮部筛管细胞内观察到大量直径为500~700 nm的球形植原体粒子。以提取的感病和健康马铃薯叶片总DNA为模板,应用植原体16S rRNA基因和rp基因通用引物进行PCR扩增,从感病样品中扩增得到了长度均约为1.2 kb的片段。对获得基因核酸一致性比较分析表明,马铃薯僵顶植原体宁夏株系16S rRNA基因与‘Candidatus Phytoplasma fragariae’槭树株系(MK501642)16S rRNA基因核酸一致性最高,为99.7%,rp基因与‘Ca.P.fragariae’云南马铃薯YN-2G株系(KJ144889)rp基因核酸一致性最高,为100%;基于16S rRNA基因和rp基因构建系统进化树发现,马铃薯僵顶植原体宁夏株系与16SrⅫ-E亚组成员聚在一起。基于透射电镜观察和基因序列比较分析,证明宁夏发生的马铃薯僵顶病与植原体侵染相关,该植原体在分类地位上属于植原体16SrⅫ-E亚组。     

海南省木豆丛枝病植原体的分子检测及鉴定

 利用植原体通用引物R16mF2/R16mR1和rp (Ⅱ) F1/rp (Ⅱ) R1对海南木豆丛枝病植原体16S rDNA和部分核糖体蛋白(ribosomal protein,rp)基因序列进行PCR扩增、克隆和测序。获得海南木豆丛枝病植原体16S rDNA基因片段为1430bp,rp基因片段为1170bp。核苷酸同源性比较和系统进化树构建表明,引起海南木豆丛枝病的植原体应属于16SrⅡ组中的亚组ⅲ。本研究首次从分子水平确定了引起我国海南木豆丛枝病的病原物为植原体,明确了其分类地位,为该病害流行学研究和防治提供了理论依据。     

山东省枣疯病植原体的鉴定及分子变异分析

 本研究对山东省11个地区的枣疯病样品进行了鉴定和分子变异分析。以样品总DNA为模板,经扩增和序列测定,分别得到16S rRNA (1 432 bp)、核糖体蛋白基因rp (1 196 bp)、转运蛋白基因secA (836 bp) 和secY (1 421 bp) 的序列,secA基因序列是首次从枣疯病植原体中扩增获得。对获得的序列与NCBI数据库中相关植原体序列进行聚类和核苷酸变异分析,结果显示山东省枣疯病植原体属于16SrⅤ-B、rpⅤ-C、secYⅤ-C亚组,相对于16S rRNA基因,rp,secA和secY变异更大,非同义突变更多,更利于对国内不同来源的枣疯病植原体的精细系统进化分析。     

卵叶山蚂蝗丛枝植原体的分子鉴定

2016年在生长于海南省澄迈县的卵叶山蚂蝗上发现了丛枝、小叶等疑似植原体感染症状。利用植原体16S rRNA基因的通用引物R16mF2/R16mR1,对卵叶山蚂蝗丛枝样品进行了PCR检测,并对检测到的植原体16S rRNA基因片段(1.4 kb)进行克隆测序、序列比对、虚拟限制性片段长度多态性分析和系统进化树构建分析。结果表明,卵叶山蚂蝗丛枝植原体(beggarweed witches'-broom phytoplasma,MK956144)为来檬植原体(Candidatus Phytoplasma aurantifolia,U15442)的相关株系,属于花生丛枝植原体组A亚组(16SrII-A),这是首次发现植原体感染卵叶山蚂蝗的报道。     

云南花生丛枝植原体16S rRNA和核糖体蛋白基因序列分析

 利用植原体16S rRNA基因及核糖体蛋白基因(ribosomal protein, rp)通用引物对发生在云南元谋的花生丛枝病病株DNA进行PCR扩增,并对扩增片段进行序列测定。扩增获得的云南元谋花生丛枝植原体(PnWB-YNym)16S rDNA、16S-23S rDNA和23S DNA片段总长1 806 bp,rp基因扩增片段长1 171 bp。云南株系与来源于台湾和海南的花生丛枝植原体均有较高同源性。比较16S rDNA片段,发现云南株系在5个位点上与来自台湾或海南的株系存在碱基差异,其中有1个位点的差异是云南元谋株系特异的;再分别比较核糖体蛋白rplV-rpsC 2个基因所编码的氨基酸序列,发现云南株系rpsC编码的第194位氨基酸与台湾和海南的株系存在差异。经16S rDNA片段系统进化及iPhyClassifier在线分析,表明PnWB-YNym在分类上属于16SrII-A亚组成员,与候选种‘Candidatus Phytoplasma australasiae’相关;基于rp基因构建的系统进化树表明,PnWB-YNym与16SrII-A亚组各成员聚为同一亚进化支(iii)。     

竹小叶病植原体的分子鉴定

 2008年在杨凌采集到具有典型植原体侵染症状的菲白竹,应用植原体16S rRNA基因的通用引物对R16mF2／R16mR1和R16F2n／R16R2对其进行检测,巢式PCR得到约1.2 kb的特异性片段。对扩增片段进行测序并进行系统进化树分析,结果表明,该病原属于翠菊黄化组(Candidatus Phytoplasma asteris),与该组成员同源性均在98%以上。随后用16Sr Ⅰ组和Ⅴ组特异引物对R16（Ⅰ）F1／R16（Ⅰ）R1和R16（Ⅴ）F1／R16（Ⅴ）R1也证明其属于翠菊黄化组,RFLP 分析表明该植原体属于16SrⅠ-B亚组。植原体侵染菲白竹在中国属首次报道。     

杏褪绿卷叶植原体新疆分离物16S rDNA基因克隆与序列分析

利用植原体16S rDNA基因通用引物对新疆轮台县疑似杏褪绿卷叶病植株总DNA进行巢氏PCR检测,扩增出大小约1.2 kb的特异性条带。对扩增产物克隆和测序,确定特异片段大小为1248 bp。序列同源性比较和系统进化分析表明,新疆杏褪绿卷叶植原体不同分离株16S rDNA基因序列同源性极高,达到99.8%~100%。与16SrⅤ组成员的同源性达到98.2%以上,其中与16SrⅤ-B亚组的枣疯病植原体山东宝山分离株,甜樱桃绿化植原体山东分离株同源性最高,达到99.4%~99.6%。进一步虚拟RFLP分析,结果表明该植原体属于榆树黄化组(16SrⅤ)的一个新的亚组,与其相似性最高的是16SrⅤ-B亚组,相似系数为0.94。本研究首次报道了新疆杏褪绿卷叶植原体16S rDNA的序列,确定了其分类地位,为杏褪绿卷叶病的早期诊断和检测提供了基础。     

植原体16S rDNA RFLP指纹图谱分析软件研究

 植原体是一类寄生于植物韧皮部的原核生物。目前国际上主要根据植原体16S rDNA RFLP图谱的比对进行分类及鉴定。传统的PCR-RFLP试验步骤繁琐、重复性差,误差大,尤其在检测鉴定大量植原体病原时,耗时、耗力。通过对目前已公布的全部植原体16S rDNA序列进行比对整理,并生成16S rDNA RFLP电子指纹图谱库。在此基础上开发了指纹图谱分析软件DNA-FP Cluster1.0。该软件可基于序列或图谱形式进行比对,并自动输出比对结果。结果呈现形式为3种:即一种16S rDNA RFLP图谱与多种图谱间相似性分析;多种16S rDNA RFLP图谱间相似性分析;16S rDNA RFLP图谱间相似度树状图。该软件在不需要酶切试验操作的情况下实现了对植原体的快速分类与鉴定,并解决了因植原体材料不全而无法进行植原体酶切后比对的难题,为今后植原体候选种内的细化分类提供了方法与工具。     

丁香卷叶病植原体的分子鉴定

 通过透射电子显微镜,在表现卷叶、褪绿症状的丁香(Syringa oblata)样品的叶脉韧皮部筛管细胞内观察到大量植原体粒子。应用植原体16S rRNA基因通用引物对P1/P7和R16F2n/R16R2对表症丁香植株总DNA进行巢式PCR扩增,得到了约1.2 kb的目标片段,通过对扩增片段进行测序、系统发育分析和同源性分析,结果表明,该片段长度为1 246 bp,在系统发育进化树上与翠菊黄化组（Candidatus Phytoplasma asteris）成员是聚集在一起的,与该组成员同源性均在98%以上。用16Sr RNAⅠ组和Ⅴ组特异引物确定了该病害非混合侵染所致,相似性系数和RFLP分析表明该植原体属于16SrⅠ B亚组。这是国内关于翠菊黄化组植原体在丁香上感染的首次报道。     

云南泡桐丛枝病植原体核糖体蛋白基因片段序列分析

 应用植原体核糖体蛋白基因通用引物对rpF1/rpR1,对采自云南省曲靖市的泡桐丛枝病植原体DNA (PaWB-QJ)进行PCR扩增,得到1.3 kb的特异片段,证明此病株中存在植原体。将此片段与pGEM-T Easy载体连接并转化大肠杆菌JM109感受态细胞,进行PCR鉴定、核糖体蛋白基因部分核苷酸序列测定及分析。结果表明,该株系(PaWB-QJ)核糖体蛋白基因片段长1 244 bp,包含rps19、rpl22和rps3基因。对PaWB-QJ株系的核糖体蛋白基因序列的同源性比较结果显示与16S rI-B亚组的翠菊黄化(Aster yellows,AY)、长春花黄化(Periwinkle yellows,PY)和泡桐丛枝德国株系(Paulownia witches'-broom,PaWB-German)的亲缘关系最近,达到99.0%以上,而与其它组中的株系明显低于97.0%,所以认为该植原体株系属于翠菊黄化组B亚组(16SrI-B)。     

我国几种植物植原体的快速分子鉴别与鉴定的研究

 选用桑萎缩病(Mulberry dwarf,MD)、枣疯病(Jujube witches'-broom,JWB)、酸枣丛枝病(Wild jujube witches'-broom,WJWB)、泡桐丛枝病(Paulownia witches'-broom,PaWB)和苦楝丛枝病(Chinaberry tree witches'-broom,CWB)5种不同植物植原体和来源于3个不同地区PaWB和JWB材料进行16S rDNA和23S rDNA PCR扩增、异源双链迁移率分析(HMA)、PCR产物的RFLP分析和16S rDNA的克隆和测序等比较研究,建立了一种快速确定未知植原体种类和分类地位的分子鉴别与鉴定优化程序;并可对田间采集的各种植物植原体样品进行快速鉴定和鉴别。16S rDNA PCR产物HMA分析结果显示,JWB与CWB、MD和PaWB皆可形成明显的异源杂交双链;而CWB、MD和PaWB植原体之间未能形成异源双链。JWB和PaWB不同地区样品之间、JWB和WJWB之间也未发现异源杂交双链的形成。而23S rDNA PCR产物HMA分析则可以将MD与PaWB区分开。进一步对未知分类地位的CWB序列测定及与其它植原体16S rDNA的RFLP和同源性比较结果显示,CWB与PaWB同源性为99.5%,其中与MD的同源性高达99.7%,因而应将CWB归为翠菊黄花组16Sr I-B,16Sr I-B (rp-B)。     

来源于湖北省枣疯病植原体分离物16S rDNA和rp基因的序列分析

以田间采集的来源于我国湖北省枣树产业主产区随州市随县种植的表现为"枣疯病"症状的枣树分离株为试材,对其16S rDNA和核糖体蛋白(ribosomal protein,rp)基因采用Nested-PCR进行扩增以及序列分析。结果表明,湖北JWB-Hubei植原体分离物16S rDNA基因的核苷酸序列与我国山东、河南等地的分离株一致率均为99%以上,在进化树中位于同一亚组的不同进化分支;虚拟RFLP图谱分析表明,JWB-Hubei属于16SrV-B亚组一个成员,与其进化树分组结果一致。JWBHubei分离株rp基因的核苷酸序列也与我国山东、陕西等地区的分离株一致率均为99%以上,在进化树中聚为同一亚组,与报道的基于RFLP分类属于rpV-C亚组的中国枣疯病分离物(JWB)聚集于同一亚组不同分支。该研究结果明确了湖北省枣疯病植原体的分类地位以及与来源于我国不同地区枣疯病分离株之间的遗传进化关系,为进一步研究植原体的株系划分、基因遗传变异研究提供了理论基础。