水稻白叶枯病菌毒素对水稻不育系珍汕97A的专化毒性

采用乙酸乙酯法提取对珍汕９７不育胞质具有专化毒性的白叶枯病菌ＡＨ２８、ＧＸ５０和非专化毒性的ＯＳ１４菌株的毒素。以不同浓度的毒素处理珍汕９７不育系和保持系的种子或幼苗,可引起水稻叶片褪绿和细胞坏死,产生与接种病菌相似的症状,在蚕豆叶片上形成过敏性坏死斑;毒素可导致水稻幼苗萎蔫、胚根胚芽生长受抑和根冠细胞死亡;毒素的毒性与毒素浓度和产毒素菌株的致病力成正比;专化性毒素ＡＴ对珍汕９７不育系的毒害程度显著高于对保持系的毒害。     

水稻不育系稻粒黑粉病病穗率与病粒率间的关系研究

 经田间调查分析,稻粒黑粉病在水稻不育系D汕A和珍汕97A上的病穗率与病粒率之间的关系(简称P-S关系)均可用指数函数描述,分别建立了两个育系上的P-S关系模型。协方差分析表明两回归方程的截距间有显著差异,并建立了两个不育系的P-S关系综合模型。     

专化性白叶枯病菌遗传结构的RAPD初析

 我国目前杂交稻生产中广泛使用的不育胞质抗白叶枯病能力较差,不育胞质种类单一,某些白叶枯菌株对少数几种不育胞质侵染力较强,似有专化亲和性表现。产生这种专化亲和性的原因,除了决定于特定的不育胞质或核质互作类型外,也可能决定于病原菌本身的遗传分化和毒性演变,以及特定的胞质类型与白叶枯病菌的互作反应。本试验运用RAPD技术揭示了对水稻不育胞质具有专化性的白叶枯病菌遗传结构变化,确定这些变化与特异性互作的关系,以探讨白叶枯病菌的遗传分化、寄主抗病性和特异性互作机制。     

利用PCR技术专化性检测水稻细菌性条斑病菌

 设计水稻细菌性条斑病菌的专化性引物,并建立相应的PCR检测体系,分别对31株水稻细菌性条斑病菌和15株水稻白叶枯病菌及其它相关菌株进行了测试。结果表明,建立的PCR检测体系可专化性检测水稻细菌性条斑病菌,而水稻白叶枯病菌和其它菌株均没有扩增信号。检测灵敏度可以达到20个细菌菌体,从自然发病和人工接种发病的水稻种子成功地检测出条斑病菌。实现了对水稻细菌性条斑病菌的快速和专化性检测。     

云南高原粳稻白叶枯病菌毒素及其与致病性关系

 为了探寻云南高原粳稻白叶枯病菌间毒素的差异及毒素与病菌致病性的关系,本研究选用致病性差异较大的3个云南高原粳稻白叶枯病菌株,采用乙酸乙酯法提取其毒素,用水稻幼苗浸根法和种子发芽抑制法测定毒素粗提物的生物活性,并用TLC法分析毒素组分及组分含量的差异。结果表明3个菌株单细胞产毒素量与菌株的致病性强弱成正相关;供试的3个菌株,无论其致病力强弱,其产生的毒素只要有足够的量,都能抑制水稻种子发芽,也能使水稻幼苗萎蔫,且毒素浓度越高,作用越明显;菌株间毒素组分和组分含量存在差异,一些特异的组分是否与其致病性有关,需要深入研究。     

HMC毒素对雄性不育玉米线粒体结构和功能的影响

 用HMC毒素处理C型不育系玉米和同核保持系(N)玉米的线粒体,透射电镜观察发现:HMC毒素可使C细胞质玉米线粒体内膜受到严重破坏,嵴消失,线粒体变为由外膜围成的空泡状;N细胞质大多数线粒体没有受到损伤,有的只受到轻微的破坏,但内膜仍可见。用氧电极测定线粒体的呼吸控制值(RCR)和氧化磷酸化效率(P/O),结果表明:HMC毒素的加入可使C细胞质玉米叶片的线粒体的RCR下降等于或大于20%,加毒素后再加ADP,耗氧曲线不能进入状态Ⅲ呼吸,线粒体的呼吸保持在Ⅳ态,表明毒素处理后ADP几乎没有被消耗,出现类似氧化磷酸化解偶联现象,P/O由于ADP没有被消耗而趋于零;N细胞质玉米叶片的线粒体的RCR下降等于或小于5%,P/O变化很小。可见,HMC毒素对C型不育玉米线粒体的内膜结构和氧化磷酸化功能均表现专化毒害作用。     

Rep-PCR技术对中国水稻条斑病菌的遗传多样性初析

 采用Rep-PCR技术,对30个水稻细菌性条斑病菌株(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola)进行遗传多样性分析,同时对李氏禾条斑病菌等其它10个参试菌株也进行了比较。Rep-PCR是利用一些基于细菌的短的重复序列引物(ERIC和BOX)的DNA扩增特性,2种引物组合的电泳图谱结合并分析,以水稻细菌性条斑病菌各自的指纹谱型在相似率80%时可分为6簇,初步表明我国水稻细菌性条斑病菌群体的遗传分化明显;发现自然界存在的弱或无毒性菌株与毒性菌株的Rep-PCR指纹图谱差异很大;毒性菌株的遗传分簇与其致病性具有一定的相关性。用ERIC扩增水稻条斑病菌基因组DNA的指纹比BOX更为多样,两者对菌株的分辨率不同。因此,Rep-PCR技术可有效地用于监测水稻细菌性条斑病菌的遗传变异,还可应用于菌株的鉴定和分类学研究。     

普通油茶炭疽病菌体外产生的毒素

普通油茶炭疽病菌Colletotrichum camelliae Massee在Czapek-Dox培养液中振荡培养时分泌出毒素,这种毒素能够使蕃茄幼苗发生萎蔫,叶片卷缘、干缩和坏死,使茎杆腐烂,能引起寄主油茶叶片发生浸渍状坏死斑。C.camelliae素溶于水,不溶于有机溶剂,对热是稳定的,不可透析的,对α-萘酚试验显阳性,酸水解能使其丧失毒害,水解产物Fehling反应显阳性。一系列试验表明C.camelliae毒素显系为多聚糖类物质。经丙酮沉淀、凝胶过滤、离子交换层析等程序将C.camelliae毒素分离和纯化,单糖分析表明C.camelliae毒素由葡萄糖、半乳糖、甘露糖组成。高碘酸氧化处理可使其毒性减弱,胰蛋白酶、高压蒸煮和极端pH都不改变其毒性效力。     

含hrp基因的克隆片段在水稻白叶枯病菌不同小种中的功能和同源性

 将从水稻白叶枯病菌(Xanthomonas campestris pv.oryzae Dye,简称Xco)小种3菌株JXOⅢ中克隆的hrp基因片段(pNAX3103),用三亲交配法向病菌其它小种及其毒性基因突变体转移,结果表明pNAX3103可以进入其它小种,但对不同小种毒性基因突变体的转移能力则不同。功能互补分析表明;该hrp基因片段在不同小种中对病菌的生长,以及蛋白酶、果胶酶和纤维素酶的产生和分泌无明显影响;在野生型菌株中能增加亲本菌株对水稻品种IR26的致病力(JXO I)或亲和性(JXO V),对于毒性基因突变体,pNAX3103虽能进入JXO I经Tn5诱变的毒性基因突变体XcoM1107,但不能恢复其致病性和淀粉酶阴性反应。用hrp基因片段作为探针,对10个来源不同的小种或菌系群进行DNA同源性分析,结果与所有Xco菌株都有明显的同源性杂交带,但杂交带型不同,与甘蓝黑腐病菌、水稻细菌性条斑病菌、柑桔溃疡病菌、大白菜。软腐病菌的DNA有同源杂交带,但与水稻基腐病菌DNA无同源性。     

中国水稻白叶枯病菌毒性变异研究

 利用13个含已知抗病基因的近等基因系材料,在水稻孕穗期采用剪叶接种法对我国285个水稻白叶枯菌株(其中108个采集于1970~1992年,177个采集于2003~2004年)的致病力变异进行研究。结果表明,病菌的致病力呈现多样性。通过试验系统比较了不同时期病菌的毒性和小种组成变化。在此基础上对病菌群体毒性变化的原因进行了分析。     

水稻白叶枯病菌毒性基因调控hrp基因表达的分析

水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)侵染寄主水稻,引起水稻白叶枯病(bacterial leaf blight,BLB)。病原菌主要依赖hrp基因簇编码的Ⅲ型分泌系统(Type Ⅲ secretion system,T3SS)将效应蛋白(T3SS effectors,T3SEs)注入水稻细胞中,激发水稻的抗(感)病性。同源性搜索结果显示,植物病原黄单胞菌中已鉴定的一些毒性基因在Xoo的代表菌株PXO99A中保守存在。为了明确这些毒性基因对hrp基因表达调控的影响,本研究利用pK18mob-W介导的定点突变方法,成功获得了14个毒性基因的突变体;在突变体中,利用hrp∶∶gusA融合表达体系,通过GUS活性定量测定检测了hrpG、hrpX和hrpB1的启动子活性;通过荧光定量PCR技术,检测了这3个基因的mRNA水平。结果显示,双组分调控系统ColR/ColS、RpfC/RpfG和转录调控子Clp负调控hrpG和hrpB1的表达;Trh和Xrv A通过HrpG-HrpX途径正调控hrpB1的表达;HpaR1和Fur不依赖于HrpG仅通过HrpX正调控hrpB1的表达。这些调控关系的鉴定为解析水稻黄单胞菌hrp调控网络提供了新的线索。     

水稻白叶枯病菌鸡卵黄抗体的制备及其初步应用

 通过免疫产蛋母鸡制备了针对水稻白叶枯病菌菌株ZJ-173的卵黄抗体(IgY),比较了一种中草药佐剂和福氏佐剂对抗体产生和效价的影响。结果表明:与福氏佐剂相比,中草药佐剂对免疫母鸡的生活力和产蛋影响较小,母鸡恢复产蛋较早(免疫后7天)。卵黄中抗体出现后,两种佐剂处理的抗体都能在抗体出现后15天达到较高效价,并维持较高效价达2个月以上。卵黄抗体经PEG方法提纯后可得到比较纯净的IgY。提纯的IgY蛋白含量平均为11.843mg/ml,双扩散效价为1:128~512。将卵黄抗体IgY作为包被抗体用于异动物抗体双夹心ELISA可有效地检测水稻病叶病种上的白叶枯病菌,其检测灵敏度为10⁴cfu/ml。     

利用gusA基因在水稻组织中示踪和定量水稻白叶枯病菌的方法

 水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo)从自然孔口水孔或者伤口处侵入水稻叶片,在维管束中定殖、繁殖和扩展,引起典型的叶枯症状。可视化这个动态的病程过程和快速定量水稻组织中细菌的群体是Xoo-水稻互作研究中亟待突破的技术难点。本研究在PXO99^A菌株中表达gusA基因,将其置于lacZ启动子、hrpX启动子和不含有(T₁)₄终止子的hrpX启动子下,构建了3个示踪菌株PXO99^A_GUSRBS、PXO99^A_GUSX和PXO99^A_GUSX-。水稻上毒性测定结果显示,这3个示踪菌株与野生型PXO99^A展现相同的毒性。利用示踪菌株,通过注射接种法,能够观察到Xoo在水稻维管束中定殖和扩展的动态变化;通过喷雾接种法,能够观察到Xoo从叶尖或者叶缘侵入水稻叶片引起发病的特性;发现PXO99^A_GUSX和PXO99^A_GUSX-比PXO99^A_GUSRBS能够更加灵敏地反映这些病程。同时发现,PXO99^A_GUSRBS的细菌数量与受其侵染的水稻组织的GUS活性显著正相关。本研究也评价了利用GUS活性测定法精确和快速地定量水稻组织中细菌群体的可行性。以上结果表明这套GUS系统是非常有效的,能够示踪病原菌的侵染过程和监测细菌在水稻组织中的群体数量,这将为Xoo-水稻互作研究提供有力的技术支持。     

水稻转录因子OsBTF3对不同病原菌和信号分子的基因表达反应

 转录因子基因OsBTF3在水稻品种日本晴悬浮细胞中受白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)诱导表达。为了阐明OsBTF3在水稻叶组织中的表达特征,本研究利用RT-Q-PCR技术,对经3种亲和性病原菌[水稻白叶枯病菌(Xoo)、水稻条斑病菌(Xooc)和稻瘟病菌(Mg)]接种和4种信号分子[脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、乙烯(ETH)]诱导处理的水稻叶片中OsBTF3的转录本进行了定量分析。结果表明,OsBTF3对Xoo、Xooc和Mg侵染的基因表达反应均显著地受到诱导,但反应速度和强度略有差异。而4种信号分子对OsBTF3表达的诱导作用差异较大,ABA诱导活性最强,MeJA和ETH次之,SA诱导作用不显著。因此,OsBTF3基因表达不仅具有病原菌Xoo、Xooc和Mg的诱导性,而且也具有信号分子MeJA、ETH和ABA的应答性。     

水稻白叶枯病菌HD-GYP结构域蛋白PXO_03945的功能鉴定

为了揭示水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,简称Xoo)环二鸟苷酸(c-di-GMP)信号相关蛋白PXO_03945的生物学功能,本研究通过基因同源重组和无标记交换,对PXO_03945基因进行了缺失突变,对野生型、突变体和互补菌株进行表型测定,分析该基因缺失突变对病菌胞内c-di-GMP水平、致病性、运动性、胞外多糖产生和生物膜形成的影响。结果表明,PXO_03945蛋白具有参与c-di-GMP降解的磷酸二酯酶(PDE)的HD-GYP结构域和功能未知的DUF3391结构域。全长基因缺失可导致体内c-di-GMP浓度明显上升。与野生型相比,ΔPXO_03945对水稻品种日本晴的致病性显著下降,而游动性增强,胞外多糖产生和生物膜形成增加。基因互补可以使之恢复。因此,HD-GYP结构域蛋白PXO_03945可能通过降解胞内c-di-GMP,正向调控了致病性,负向调控了运动性、EPS产生和生物膜形成能力。     

水稻白叶枯病菌Zur和HrpG平行调控hrcC基因表达

 水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo)的III型分泌系统(Type III secretion system, T3SS)由hrp基因簇编码,其决定在寄主水稻上的致病性。hrcC是hrp基因簇中hrpA转录单元仅有的一个基因,推测编码T3SS的核心组分蛋白。在Xoo中,hrcC在致病性中的功能以及受调控的机制仍未明确。本研究构建了hrcC的缺失突变体及其功能互补子,发现hrcC缺失使Xoo丧失了在寄主水稻上的致病性以及在非寄主烟草上激发过敏反应(Hypersensitive response, HR)的能力,功能互补子能够恢复这些表型至野生型水平。启动子GUS活性的定量测定和蛋白免疫杂交试验,证明hrcC的转录表达依赖于主要的hrp调控子HrpG,而不受HrpX调控;HrpG和铁转运家族类调控子(Ferric uptake regulator family)Zur以平行独立的方式正调控hrcC基因的转录表达。异源功能互补、启动子活性和蛋白表达试验发现Xoo和水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzicola, Xoc)的hrcC基因在致病性上的功能具有互置性,以及受HrpG、HrpX和Zur的调控模式也具有相似性。这些研究为进一步解析黄单胞菌的hrp调控网络与全毒性调控网络之间的交叉提供了新的线索。