核盘菌γ-谷氨酰磷酸还原酶基因SsGPR1的功能分析

【目的】γ-谷氨酰磷酸还原酶是真菌脯氨酸合成途径中的一个关键性酶,本研究旨在对核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)γ-谷氨酰磷酸还原酶编码基因SsGPR1进行沉默,并对沉默转化子菌丝生长、菌核形成和致病力等表型进行研究,为揭示核盘菌的生长发育与致病机理打下基础,并为作物菌核病的绿色防控提供线索。【方法】通过BLAST进行蛋白同源比对分析,并利用MEGA 5.0软件构建蛋白进化树。通过实时荧光RT-PCR检测SsGPR1在核盘菌菌丝生长、菌核发育和萌发的各个阶段以及致病不同时期的表达模式。根据RNA干扰原理构建SsGPR1的沉默载体,通过PEG介导原生质体转化的方法将沉默载体转入到野生型核盘菌菌株1980中。利用实时荧光RT-PCR鉴定基因沉默转化子,对沉默转化子的菌丝形态、生长速度和菌核形成等表型进行观察,并测定沉默转化子在氧化胁迫条件下的菌丝生长。将沉默转化子分别接种至活体油菜叶片和拟南芥植株,观察并测量病斑大小。通过酸性茚三酮法对沉默转化子中的游离脯氨酸进行测定。【结果】核盘菌SsGPR1全长1 454 bp,编码449个氨基酸,在氨基酸H~(10)-N~(426)处含有谷氨酰磷酸还原酶结构域。同源比对发现SsGPR1蛋白与灰葡萄孢(Botrytis cinerea)的BC1G_13183蛋白和白霉病菌(Sclerotinia borealis)的SBOR_2215蛋白相似性最高,氨基酸序列一致性分别达95%和94%,系统进化树结果表明三者聚为一个小的分支。SsGPR1在核盘菌菌丝生长时期的表达量较高,在菌核不同发育阶段表达量相近,但均低于菌丝生长时期。SsGPR1在致病时期表达量不断升高,在接种后9 h表达量最高。将SsGPR1基因沉默载体pSIGPR1导入到核盘菌野生型菌株中,并通过实时荧光RT-PCR检测不同转化子中SsGPR1的表达水平,结果表明SiGPR1-104和SiGPR1-149为SsGPR1基因沉默转化子。沉默转化子在PDA培养基上形成的菌核数量及均重与野生型菌株无显著性差异,且菌核均能萌发形成子囊盘,但菌丝生长稠密,生长速度显著下降。在含有H_2O_2的培养基中,SsGPR1基因沉默转化子菌丝生长受到更强的抑制,表明沉默转化子对氧化胁迫更加敏感。SsGPR1基因沉默转化子在活体油菜叶片和拟南芥植株上能引起发病,但病斑面积减小,表明沉默转化子致病力减弱。SsGPR1基因沉默转化子菌丝中的游离脯氨酸含量与野生型菌株相比无显著差异。【结论】SsGPR1与核盘菌的生长和菌丝形态相关,且参与核盘菌对氧化胁迫的抵御及致病过程。     

利用TRV-HIGS技术鉴定核盘菌致病相关的分泌蛋白基因

【目的】由核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）引起的菌核病是我国油菜种植上的主要问题,严重威胁着菜籽产量及品质。分泌性蛋白在病原菌致病过程中起着重要作用,核盘菌基因组中包含大量编码分泌性蛋白的基因,本研究旨在鉴定并筛选与致病性相关的分泌蛋白基因,揭示核盘菌的致病机理,为菌核病防控提供重要靶标。【方法】采用SMART软件对核盘菌在侵染抗病、感病甘蓝过程中差异表达明显的8个具有信号肽的候选基因进行蛋白质结构域的分析,随后将SMART分析得到的结构域分别于SCOP、Pfam、PDB数据库进行功能注释。利用基因特异性引物进行目的基因特异片段的PCR扩增,构建pTRV2-Gene和pTRV2-GFP载体。随后等量混合含有pTRV1及pTRV2-Gene,pTRV1及pTRV2-GFP载体的重悬菌液。室温静置3 h后,利用针筒浸润法将pTRV2-Gene载体及对照（TRV-GFP）侵染5—6周龄的本氏烟（Nicotiana benthamiana）。侵染植株于黑暗环境中培养48 h后,再置于正常光照条件的环境中生长7 d。将直径6 mm的核盘菌PDA菌丝块接种于侵染9 d后的烟草叶片叶腹的中央,其中带菌面紧贴叶片,随后将接种植株培养48 h后统计病斑面积。提取接种48 h后的病斑及病斑周围组织叶片（距腐烂组织边缘1 cm左右）的RNA,利用特异引物进行目的基因的qRT-PCR,计算目的基因在携带TRV-HIGS载体的烟草植株中的相对表达量。【结果】SMART及结构域注释预测这8个候选基因可能参与了蛋白、核酸或多糖的水解,影响植物的免疫反应,参与核盘菌对药物耐受性的调节及生物素合成。核盘菌接种携带这8个基因的TRV-HIGS载体及对照载体的烟草,48 h后对照植株的病斑面积平均为3.44 cm ²,除SS1G_07655外,其余7个候选基因的TRV-HIGS植株上的病斑面积相比对照植株均显著减小（P≤0.05）,其病斑面积介于1.63—2.61 cm ²。qRT-PCR结果显示,这7个致病相关的候选基因在核盘菌侵染烟草过程中的基因表达水平均显著低于对照（P≤0.05）。【结论】利用TRV介导的HIGS技术成功地对核盘菌中8个未知功能的分泌蛋白基因进行了功能鉴定,筛选到7个可能与核盘菌致病性相关的基因,其中对核盘菌致病性影响最大的SS1G_03146预测可能参与核盘菌生物素合成,同时SS1G_04343及SS1G_11912预测可能参与影响植物的免疫反应。     

咪鲜胺锰盐防治油菜菌核病的潜力研究

【目的】研究比较核盘菌对咪鲜胺锰盐和其余3种杀菌剂的敏感性,探讨咪鲜胺锰盐防治油菜菌核病的潜力,筛选菌核病防治新药剂。【方法】实验室测定不同杀菌剂对核盘菌菌丝生长和菌核萌发的抑制作用及其保护作用和治疗作用,田间评价其防治油菜菌核病的潜力。【结果】核盘菌对杀菌剂咪鲜胺锰盐高度敏感,而对多菌灵、多·酮和菌核·锰锌敏感性稍差。咪鲜胺锰盐抑制核盘菌菌丝生长的抑制中浓度(EC50)为0.02mg·L-1。浓度为20mg·L-1的咪鲜胺锰盐可以延缓核盘菌菌核萌发出菌丝。浓度为0.5g·L-1咪鲜胺锰盐对菌核萌发成子囊盘百分率的抑制率达82.9%。咪鲜胺锰盐对油菜菌核病兼有保护作用和治疗作用,可以抑制核盘菌的侵染以及侵染后病斑的扩展。咪鲜胺锰盐在田间条件下对油菜菌核病的防效达88.1%。【结论】咪鲜胺锰盐是一种很有潜力的油菜菌核病防治药剂。     

盾壳霉对核盘菌的重寄生作用机理及生防应用前景研究获山西省自然科学三等奖

<正>该研究通过科学地试验和观察,客观真实地再现了盾壳霉对核盘菌的重寄生过程,探明了盾壳霉主要是通过分泌胞外几丁质酶和葡聚糖酶来降解核盘菌菌丝细胞壁及菌核和子囊盘组织,从而抑制核盘菌生长,并导致菌核和子囊盘的腐烂消解的机理,并在初步分离纯化盾壳霉几丁质酶和葡聚     

盾壳霉寄生核盘菌过程中胞壁降解酶的变化及对核盘菌的影响

通过测定盾壳霉寄生核盘菌过程中几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的变化及对核盘菌菌丝和菌组织的影响,结果表明:盾壳霉在寄生核盘菌初期其几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的活性均会明显的升高,具有明显的诱导酶特征,同时盾壳霉对照在没有核盘菌存在时,也能检测到几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性,说明盾壳霉产生的几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶都有组成酶存在。核盘菌菌丝和菌核组织的大量消解都出现在这两种酶活性达到高峰之后,表明两种酶协同作用更有利于核盘菌菌丝和菌核组织的消解腐烂。     

粘帚霉对核盘菌菌核的寄生作用及其细胞壁降解酶活性分析

在培养皿中测定粘帚霉对核盘菌菌核的寄生作用,结果表明:不同粘帚霉菌株对核盘菌菌核具有较强的寄生作用,寄生率均达到85%以上。HL-1-1菌株的寄生率最高,为100%,其次为菌株SH-1-1、SYP-1-3和SS-1-1。供试粘帚霉菌株使核盘菌菌核软化,最后导致腐烂。平板透明圈法和比色法测定粘帚霉的细胞壁降解酶活性结果表明:供试的粘帚霉菌株菌能产生蛋白酶、几丁质酶、葡聚糖酶和纤维素酶,其寄生菌核能力越强,蛋白酶、几丁质酶和葡聚糖酶的酶活性越高。表明在粘帚霉侵染核盘菌菌核的过程中,蛋白酶、几丁质酶和葡聚糖酶起着重要作用。     

内生细菌JH-1O对油菜菌核病的防治作用

从大田油菜植株内获得117个细菌分离物,其中6个菌株对油菜菌核病菌(Sclerotinia sclerotiorum)表现不同程度的拮抗作用.经平板对峙培养和菌核萌发抑制率双重筛选出菌株JH-10,对油菜菌核病菌(S.sclerotiorum)具有较强的抑制作用,导致菌丝生长缓慢、弯曲、局部断裂,并延迟菌核形成的时间.菌株JH-10发酵液对油菜菌核病的离体叶片接种防效为73.1％,盆栽防效为64.7％.经几丁质平板检测,菌株JH-10发酵液中含有丰富的几丁质酶.本研究结果表明,内生细菌JH-10对油菜菌核病的生物防治具有较大的潜力,为几丁质酶基因的克隆提供重要材料.     

啶酰菌胺对向日葵核盘菌生物活性的影响

旨在明确新型杀菌剂啶酰菌胺对向日葵核盘菌生物活性的影响,为其推广应用提供科学依据。以向日葵核盘菌菌丝、孢子和菌核为试材,采用生物测定方法测定啶酰菌胺对向日葵核盘菌菌丝生长、孢子萌发及菌核形成的影响。研究结果表明,啶酰菌胺处理后的核盘菌菌丝生长速率受到抑制,其抑制菌丝生长的EC₅₀为0.2152 μg/mL。随杀菌剂浓度的升高,核盘菌菌丝生长量明显下降,浓度为16.667 μg/mL时,对核盘菌形成菌核数量的抑制率达到84.62%,对核盘菌形成菌核总干重的抑制率达到61.07%。孢子萌发试验结果表明,啶酰菌胺处理后子囊孢子萌发受到抑制,其抑制子囊孢子萌发的EC₅₀为0.056 μg/mL。在浓度为0.267 μg/mL时,孢子芽管伸长抑制率达到78.15%。啶酰菌胺不仅对核盘菌菌丝生长有抑制作用,还可以降低子囊孢子的侵入、阻止子囊孢子萌发形成的芽管在植物组织的继续侵染,有效降低田间土壤中菌核残留量。对向日葵菌核病的防治前景十分广阔,可以作为田间防治向日葵菌核病的轮换药剂。     

核盘菌EPSP合酶基因在大肠杆菌中的表达

不含有内含子的核盘菌arom基因已经被扩增、测序. 该基因编码五功能的AROM蛋白. 为了大量获得核盘菌AROM蛋白的结构域之一5烯醇丙酮酰莽草酸-3磷酸合酶（EPSPS）,将该菌arom基因编码脱氢奎尼酸合酶（DHQS）和EPSPS两结构域的DNA序列和只编码EPSPS结构域的DNA序列分别克隆入载体pGEX-4t-2和载体pET28b中,构建了4个表达载体pGEX-DE、pGEX-E、pET-DE和pET-E, 并将其转入大肠杆菌DH5α、大肠杆菌BL21（DE3）或大肠杆菌JM109中表达. 酶活测定和SDS-PAGE分析结果显示,上述编码序列在大肠杆菌细胞内获得了表达,含有表达载体pGEX-E、pET-DE和pET-E的大肠杆菌BL21（DE3）转化子具有EPSPS的催化活性,说明核盘菌arom基因的这些DNA片段可以被单独表达. 核盘菌EPSPS异源表达系统的 建立为该酶的抑制剂设计奠定了基础.      

HIGS-SsCCS转基因拟南芥的菌核病抗性鉴定

【目的】菌核病是由核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)引起的一类真菌病害,核盘菌寄主范围广泛,严重危害多种作物的品质。本研究利用寄主诱导基因沉默(HIGS)的方法在寄主中诱导核盘菌致病相关基因的沉默从而增强寄主的菌核病抗性,为菌核病抗病育种提供新的思路。【方法】铜锌超氧化物歧化酶是一种重要的抗氧化剂,以核盘菌铜锌超氧化物歧化酶铜伴侣基因(copper chaperone for copper/zinc superoxide dismutase,SsCCS)为靶基因,通过生物信息学分析该基因的结构特点,并利用MEGA6.0软件构建系统发育树;通过分别比对拟南芥及核盘菌基因组,选择特异的干扰片段进行扩增;采用农杆菌介导的浸花序法,将HIGS载体转入拟南芥Col-0,通过DNA鉴定以及标记筛选出稳定的HIGS-CCS转基因拟南芥;选取4—5周龄的HIGS-CCS转基因拟南芥植株叶片接种核盘菌野生菌株1980,于接种24 h后统计病斑面积,分析转基因株系的菌核病抗性;通过qRT-PCR分析核盘菌侵染转基因植株过程中SsCCS的表达情况;同时在接种6、12、24 h后利用DAB染色的方法检测转基因植株与核盘菌互作过程中H2O2的积累。【结果】生物信息学分析结果表明,SsCCS(SS1G_00102)全长为1 010 bp,编码序列长759 bp,共编码253个氨基酸,该蛋白分子质量为27 176.96 Da,等电点(PI)为5.04,与灰霉病菌BcCCS(EDN25358)亲缘关系最近,氨基酸同源性达到87%,与拟南芥AtCCS(AT1G12520.1)亲缘关系较远;通过与核盘菌以及拟南芥基因组比对,选择314 bp特异干扰片段,成功构建SsCCS的HIGS表达载体,转化拟南芥。T1及T2代转基因拟南芥接种核盘菌24 h后的病斑面积均小于野生型拟南芥。从T2代中获得3个稳定表达的T3代HIGS-CCS转基因拟南芥株系:HIGS-CCS-5、HIGS-CCS-8、HIGS-CCS-13;与野生型拟南芥相比,转基因拟南芥在接种核盘菌24 h后,病斑面积显著减小46%—61%;qRT-PCR结果显示核盘菌在侵染转基因植株过程中,SsCCS的表达量显著低于侵染野生型拟南芥。DAB染色结果表明,在侵染过程中,转基因拟南芥植株中H2O2的积累明显少于野生型拟南芥,ROS水平降低。【结论】利用HIGS方法在拟南芥中干扰核盘菌SsCCS的表达能够显著提高拟南芥的抗病性,研究结果为油菜等农作物菌核病抗病改良提供了参考。     

油菜内生拮抗细菌SF4对油菜菌核病菌的抑制作用研究

从油菜幼苗中分离出110个内生细菌。采用平板对峙法进行筛选,有4株菌对核盘菌有不同程度的抑制作用。经连续传代10次后,菌株SF4仍具有较高的生防活性。该菌株对核盘菌的菌丝生长发育有显著的抑制效果。在显微镜的观察下,被抑制的菌丝发生畸形,内含物分布不均匀。菌株SF4的挥发性产物及无菌发酵液都能抑制核盘菌的菌丝生长。挥发性产物对菌丝的最高抑制率为33.13%。无菌发酵液的抑制效果随培养时间的不同而有显著差异,96 h的无菌发酵液抑制效果最好。菌株SF4的无菌发酵液可推迟核盘菌菌核形成的时间,减少菌核数目,也可推迟菌核的萌发。在油菜叶片离体实验中,该菌株的菌悬液及无菌发酵液对发病有明显的抑制作用。     

核盘菌子囊盘形成的影响因子

观察比较营养，温度，干燥，土壤深度等因素对核盘菌萌发子囊盘，形成了囊孢子的影响。结果表明：ＰＤＡ不适合培养菌核萌发子囊盘；该菌的不同菌株对低温处理和不同温度的反应有所不同；所试菌株经干燥处理后，不能萌发子囊盘；该菌菌核的子囊盘萌发率随着土壤深度的增加而下降。     

7种杀菌剂对抑制油菜菌核萌发及子囊盘的杀灭效果

为探讨不同杀菌剂对抑制油菜菌核萌发及子囊盘的杀灭效果,采取室内测定和田间试验的方法,对7种常用杀菌剂的药效以及不同外部条件对菌核萌发、子囊盘数量及其存活率的影响进行试验研究。结果显示,供试7种杀菌剂均能显著抑制菌核萌发,并对子囊盘有显著的杀灭效果,田间防效均达到70%以上;不同外部条件对菌核萌发、子囊盘数量及其存活率有显著影响,在潮湿状态下菌核萌发率达到64.4%,干燥状态下能够存活但不能萌发,水淹状态下菌核死亡率达到90%以上,在药剂处理条件下虽能存活但萌发率较低;杀菌剂处理对不同深度土壤中的菌核萌发的抑制效果存在明显差异,埋土深度大于7cm很少萌发子囊盘,小于4cm能够较好萌发;使用杀菌剂土表喷雾处理能显著抑制菌核萌发产生子囊盘,其抑制率达到66.7%以上,但随埋土深度增加对菌核萌发抑制率明显降低。说明多菌灵、百菌清、菌核净及甲基托布津均可作为今后抑制油菜菌核萌发及杀灭子囊盘的较理想药剂,同时采取稻-油轮作、播栽前土壤深翻或土表药剂处理,能显著降低田间菌源量,是控制病害的有效措施。     

核盘菌磷酸泛酰巯基乙胺基转移酶编码基因的 预测与生物信息学分析

为了解磷酸泛酰巯基乙胺基转移酶(PPTases)在核盘菌生理代谢与致病过程中的作用,在核盘菌全基因组中寻找PPTases同源物。利用同源比对的方法,预测出核盘菌中PPTases基因,进而分析其编码蛋白的基本理化性质、疏水性、跨膜区、信号肽、亚细胞定位、二级、三级结构和保守结构域,并对PPTases编码氨基酸进行遗传进化分析。结果表明,在核盘菌全基因组中预测存在3个PPTases基因同源物,分别命名为:Ss-Ppt1、Ss-Ppt2和Ss-Ppt3。3个蛋白均为亲水性的非分泌型蛋白,在其二级和三级结构中α螺旋结构和无规则卷曲占主要部分,且三者都含有PPTases的保守结构域SCOP和(或)ACPS。     

油菜菌核病研究进展

菌核病是危害油菜生产的主要病害之一。结合已有文献与本研究室的研究结果,文章就核盘菌的致病过程和致病机理、油菜菌核病抗病资源筛选、抗病育种现状、抗性遗传规律、抗病QTL定位及抗性基因发掘等方面进行了总结和展望。     

与油菜菌核病菌在土壤中存活有关的木霉及其生物防治潜在能力(英文)

将油菜菌核病菌 (S .sclerotiorum)之菌核作为诱饵埋入油菜土壤中 ,二个月后从菌核表面和内部分离到 5 2株木霉 ,其中黄绿木霉 (T .aureoviride) 2 5株 ,占总数 48 1% ;钩状木霉 (T .hamatum) 17株 ,32 7% ;哈茨木霉 (T .harzianum ) 7株 ,13 3% ;康氏木霉 (T .koningii) 2株 ,4 0 % ,以及拟康氏木霉 (T .pseudokoningii) 1株 ,2 %。将木霉菌株与核盘菌在PDA平板上的玻璃纸条上对峙培养 ,发现木霉菌丝平行于核盘菌菌丝生长 ,并伸出短枝样菌丝或勾状菌丝紧紧附着在核盘菌丝上 ,最终导致核盘菌菌丝断裂和消解。如果两菌直接在PDA平板上双相生长 ,2 4h后两菌落接触 ,在多数情形下 ,在核盘菌一侧会产生褐色、黄褐色宽窄不等的拮抗带 ,拮抗带中的核盘菌菌丝肿胀、断裂和原生质解体。 2周后有 42个木霉菌落覆盖过核盘菌菌落 ,占供试木霉菌株的 84%。而且核盘菌菌落中形成的菌核数量比对照明显减少 ,有些木霉菌株能完全抑制菌核产生。木霉的非挥发性代谢产物对核盘菌菌丝的生长、菌核的数量和大小有明显影响。而挥发性代谢产物仅仅对菌核大小有一定抑制作用。将拮抗作用强的木霉菌株培养物导入土壤后 ,埋入土壤中的菌核多数将发生腐烂 ,即使未腐烂的菌核其产子囊盘萌发能力也大大降低     

禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)几丁质酶基因特征分析

禾谷镰刀菌是引发麦类赤霉病的优势种,对禾谷镰刀菌基因组中几丁质酶基因的研究可以帮助理解其致病机理。通过对禾谷镰刀菌基因组数据库的搜索分析,发现了16个ORFs编码的假定几丁质酶,它们都属于糖水解酶18家族。通过与它们的糖水解酶家族比较,对这些几丁质酶进行了系统的命名,按pI值从小到大进行编号为Chi18-1～Chi18-16,研究分析这些几丁质酶蛋白的信号肽、活性位点和亚细胞定位,进行了多序列比对,并建立了系统发生树,为禾谷镰刀菌中的几丁质酶在其致病性和相关生物防治方面的研究奠定了基础。     

两株生防芽孢杆菌的分子鉴定及拮抗活性测定

对两株分离自青海年宝玉泽及玛多高寒草甸根围土壤的拮抗菌株GL18和MD1进行鉴定分析。生理生化试验鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)菌群;16SrDNA分子鉴定表明,菌株GL18、MD1与Ba-cillus methylotrophicus及Bacillus amyloliquefaciens的序列相同(或一致)性均为99%;gyrB分子鉴定表明,菌株GL18、MD1与B.methylotrophicus具有最高序列相同(或一致)性;以两株菌株的16SrDNA及gyrB基因序列与模式菌株序列构建系统发育树,结果表明,两株菌株均与B.methylotrophicus具有更近亲缘关系;综合几种鉴定结果最终将菌株GL18、MD1鉴定为B.methylotrophicus。平板对峙试验表明,菌株GL18和MD1对油菜菌核菌具有显著拮抗活性;油菜离体叶片接种试验表明,菌株对油菜菌核病菌的侵染具有较好的防效。     

结球甘蓝SET基因家族鉴定与表达分析

植物SET基因是一类含有SET结构域的高度保守的基因家族,参与调控植物多种生命过程。为探讨结球甘蓝SET基因家族及其表达情况,采用生物信息学方法对SET基因家族进行鉴定,并利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）和半定量PCR（RT-PCR）对SET基因在不同组织中的表达模式进行分析。结果鉴定出28个结球甘蓝SET基因,它们不均匀分布在除1号染色体外的其他8条染色体上,编码蛋白的相对分子质量在29.20 ~ 185.16 kDa之间,预测等电点在5.02 ~ 9.06之间。基因结构分析表明结球甘蓝SET基因有0 ~ 23个内含子。系统进化分析将该家族成员分为7个亚族,其中第Ⅱ和第Ⅴ亚家族成员最多。在7个亚家族中,每个家族挑选1个基因,qRT-PCR结果显示选取的7个SET基因在结球甘蓝的叶片中不表达,而在根、茎、花蕾和花中均有表达,其中花蕾中表达量较高,进一步RT-PCR检测发现其在花粉母细胞时期高度表达。对结球甘蓝SET基因家族进行了鉴定,分析其进化关系和表达模式,可为深入研究该家族基因功能奠定一定的理论基础。