代谢组学-植物病理学研究有力的生物分析工具

 代谢组学与基因组学、转录组学、蛋白组学共同构成系统生物学。代谢组学作为连接基因、蛋白与表型的重要桥梁,正逐步被应用于植物病理学研究的各领域。本文系统综述了代谢组学在植物侵染性病害的病原学、病害诊断、病原与寄主互作、植物抗病性、植物非侵染性病害和杀菌剂作用机制等领域应用的最新进展。将为采用代谢组学手段深入揭示生物或非生物因素作用下植物病害的发生规律、植物自身的防御机制以及外源药物的防病机理提供有益借鉴。代谢组学将通过解析生物标志物或代谢途径为生物表型相关蛋白功能的研究提供重要参考。     

蛋白质组学和代谢组学在杂草领域的研究进展

随着多组学技术的发展,蛋白质组学和代谢组学在杂草领域中的应用已是国内外研究热点。简述蛋白质组学和代谢组学的基本概念;概述蛋白质组学和代谢组学技术研究现状;介绍多组学联合分析的研究策略;论述蛋白质组学和代谢组学在杂草学领域的研究价值及研究现状;并探讨了目前研究中存在的问题及今后研究的主要方向。旨在为今后蛋白质组学和代谢组学在杂草领域的研究提供参考。     

基于代谢组学的赤霉酸生物合成研究进展

赤霉酸(gibberellic acid)是应用非常广泛的植物生长激素，目前农业生产上应用的赤霉酸主要来自藤仓赤霉菌Gibberella fujikuroi液态发酵，但产量还远远不能满足市场需求。代谢组学(metabonomics)是系统生物学研究的重要分支，近年来在微生物领域得到广泛应用，并取得了重要进展。文中综述了赤霉酸的种类、生产、应用、研究历程；代谢组学的概念、优点、研究方法、赤霉酸测定；基因改造、非生物胁迫、前体物质对赤霉酸生物合成的影响等领域的国内外研究进展，并对赤霉酸高效合成相关的多组学联合应用前景进行了展望，以期为工业生产中赤霉酸产量的进一步提升提供思路。     

生防放线菌活性代谢产物研究进展

放线菌是一类能产生丰富活性次生代谢产物的微生物资源,其代谢产物具有高效杀灭昆虫、真菌、细菌、线虫、螨类,以及除草和抗病毒功能,在农业领域有着广阔的应用前景。在植物有害生物综合治理中,利用放线菌代谢产物研制高效、低毒、无残留、无污染的生物农药一直是研究的热点,近年来也已分离到许多结构新颖且活性良好的次级代谢产物,这些活性代谢产物为新药的研发提供了丰富的先导化合物。但放线菌及其代谢产物的应用仍面临诸多问题。论文综述了生防放线菌代谢产物的最新研究进展,并展望了放线菌源生物制剂在农业生产上的应用前景。     

农药对蚯蚓的毒理学效应研究进展

农药在使用过程中会通过液滴飞溅漂移、包装残留、加工泄露以及生物体排泄等多种方式不可避免地进入土壤环境，给土壤生物带来潜在的环境风险。蚯蚓是土壤中主要的生物类群，也是评估农药毒性风险最合适的土壤模式生物。本文基于当前国内外关于农药对蚯蚓毒理学效应影响的研究，概括了农药进入土壤中的途径及其在土壤中的残留现状、农药在蚯蚓体内的富集与消除行为；归纳了农药暴露对蚯蚓产生的生长及生殖毒性、细胞毒性、神经毒性、遗传毒性和氧化应激等毒性影响，着重综述了转录组学、代谢组学及微生物组学等组学方法在揭示农药对蚯蚓毒性作用机制方面的最新研究应用进展。本文可为农药的土壤生态风险评估提供必要的数据支撑，并为农药土壤污染风险管控和修复提供科学依据。     

生物源除草活性物质开发及应用研究进展

生物源除草剂是一种环境友好型除草剂,是未来除草剂的发展方向之一。本文从生物源除草剂应用的角度出发,综述了历年来国内外生物源除草活性物质在除草领域的研究进展,对生物源除草活性物质及其衍生物的开发和应用现状进行了系统的归纳和总结。其中植物源除草活性物质包括松科、桃金娘科、芸香科、唇形科和菊科等植物的提取物、分泌物和化学改性衍生物;微生物源除草活性物质包括真菌、细菌、放线菌、病毒和它们的次生代谢产物。本文可为生物源除草剂的开发和应用提供一定参考。     

天然产物曲地酸及其类似物研究进展

曲地酸(asterric acid)及其类似物是从一些曲霉和青霉等真菌的发酵液中提取分离得到的一类含二苯醚结构的化合物,具有抗菌、抗肿瘤等医药活性以及杀菌、杀线虫及抑制水芹种子萌芽等农药活性,其中曲地酸作为血管内皮生长因子(VEGF)抑制剂和抗生素已被制成为商品化的生物试剂,应用于生物和医学相关领域的研究。对曲地酸及其类似物的来源、结构及物理性质、生物合成及代谢机理,以及其医用和农用活性方面的研究进展进行了综述,对其化学合成及结构改造的前景进行了展望。     

《农药环境毒理学基础》

正化学工业出版社出版本书从环境毒理学视角,系统介绍了化学农药的主要类型和作用机理,并在此基础上重点阐述了农药的环境毒性与毒理,有机体对化学农药的吸收、转运、代谢过程以及致毒机理。论述了农药急性毒性和慢性毒性(致癌、致畸、致突变)的基本原理和评价方法,农药环境污染、农药残留、农药药害对环境生物的影响及其降害的措施和安全风险评价的原理和方法,农药中毒的防范与救治,国内外农药管理的法律法规和解读新颁布的《农药管理条例》主要内容和农药安全使用的策略和措施,还综述了代谢组学在农药环境毒理学研究和风险评估应用上的现状与展望。     

出芽短梗霉菌PA-2侵染对藜叶片代谢的影响

为探明出芽短梗霉菌Aureobasidium pullulans PA-2侵染对藜Chenopodium album叶片代谢影响,采用基于液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）的代谢组学方法,对出芽短梗霉菌PA-2侵染藜叶片差异代谢产物进行分析。结果表明,通过正交偏最小二乘法判别分析（OPLS-DA）,PA-2孢子处理藜叶片24 h后和处理前两组共筛选到185个具有显著差异（VIP>1,P<0.05）的代谢产物,其中有148个上调,37个下调,腺苷和甜菜碱可以作为24 h后的主要生物标志物。KEGG通路富集分析发现,这些差异代谢物主要富集在全局和概述地图、氨基酸代谢、碳水化合物代谢通路等3条代谢通路中。藜叶片中嘌呤代谢、次级代谢产物生物合成、氨基酸代谢和碳水化合物代谢变化可能是PA-2侵染藜的主要机制。本研究为进一步研究出芽短梗霉菌侵染藜的生防机制提供了理论基础。     

基于非靶标代谢组学分析拜赖青霉菌株47M-1的抑菌活性成分

拜赖青霉Penicillium bilaiae菌株47M-1对多种芝麻病原真菌具有显著的抑制作用,为了分析该菌株产生的抑菌活性物质,本研究使用液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）技术,检测菌株47M-1培养48、96和144h时的代谢物,并分析上调差异代谢物在HMDB数据库的分类情况和KEGG代谢通路富集情况,进一步锁定潜在的活性代谢物,进行聚类分析,并验证部分上调代谢物的抑菌活性。经代谢组学数据分析,筛选出105种上调差异代谢物,上调差异代谢物在苯丙素和聚酮类化合物超类中富集最多。KEGG代谢通路富集分析结果表明,上调差异代谢物主要富集在代谢途径、辅因子生物合成、嘌呤代谢、氨基酸生物合成和ABC转运体等通路。通过含药平板法对部分上调差异代谢物的抑菌活性进行验证,其中柚皮素、原儿茶酸、D-(-)-奎宁酸、橙皮素、3-(3-羟基苯基)丙酸、3, 4-二羟苯基丙酸、4’, 5, 7-三羟黄烷酮、迷迭香酸、佛手苷内酯和圣草酚,对芝麻病原真菌具有良好的抑菌活性。本研究明确了菌株47M-1产生的潜在抑菌活性代谢物的主要类群和关键代谢通路,并验证了部分上调差异代谢物的抑菌活性,为菌株47M-1的进...     

我国作物病虫害生物防治研究与应用最新进展

本文总结了近5年来我国在作物病虫害生物防治研究和应用方面的最新进展, 包括作物害虫、病害(真菌、细菌和病毒病)和线虫的生物防治、植物免疫和昆虫性信息素的研究和应用, 以及新方法和新技术在作物病虫控制中的应用。同时, 与国外的研究进展进行了比较, 指出了存在的主要问题、发展趋势与对策建议。     

植物病原真菌对杀菌剂抗性的研究进展

科学施用杀菌剂是植物病害综合治理的重要措施之一, 然而由于杀菌剂的长期使用, 病菌抗药性问题逐渐加重, 严重影响药剂的防治效果和使用寿命。近年来, 随着分子生物学技术的快速发展, 人们对杀菌剂抗性机制有了更深入的理解, 并开发出了病菌抗药基因型快速检测的方法。本文总结了植物病原真菌对苯并咪唑类杀菌剂(BZD)、肌球蛋白合成抑制剂、甾醇脱甲基抑制剂(DMI)、QoI类抑制剂、琥珀酸脱氢酶抑制剂（SDHI）和二甲酰亚胺类杀菌剂(DC)的抗药性现状与抗性机制。在此基础上, 介绍了聚合酶链反应(PCR)、限制性片段长度多态性(RFLP)、等位基因特异性PCR和环介导等温扩增(LAMP)技术在杀菌剂抗性快速检测方面的研究进展。此外, 对抗药性治理对策进行了讨论和展望。     

寄主诱导的基因沉默技术研究和应用进展

病原真菌严重威胁着农作物的产量和品质,提高作物抗性是病原真菌病害防控的重要措施。寄主诱导的基因沉默(host induced gene silencing,HIGS)技术是在RNA干扰的基础上发展而来,以病原真菌生长发育和侵染过程中的关键基因为靶标,通过在寄主植物中表达这些基因的干扰RNA从而抑制病原真菌中靶标基因的表达,达到抵制病原真菌扩展,提高寄主植物抗病性的目的。近年来,HIGS技术被用于防控多种由病原真菌引起的病害,并取得了明显成效,为植物抗病资源的开发及应用提供了新途径。本文综述了HIGS技术的原理、技术路线、操作方法和国内外的主要研究进展,总结了操作中需要注意的事项,并对该技术的发展趋势和应用前景进行了展望。     

功能基因组技术在昆虫抗药性研究中的应用展望

目前化学防治仍是植物保护的重要手段,化学杀虫剂通过参与昆虫自然选择,诱导其产生可遗传的基因突变,从而导致昆虫抗药性的增加,近年来随着杀虫剂的广泛使用,抗药性已成为植物保护领域亟需解决的重大问题。利用分子生物学手段对由基因变异引起的昆虫抗药性进行解析已成为可能,在现今大多数昆虫抗药性研究中,功能基因组技术已被广泛用于候选基因调控抗药性机制的研究。本文介绍了双元基因表达技术——GAL4/UAS技术、基因干扰技术——RNAi技术和基因编辑技术——CRISPR/Cas9技术这3种有助于阐明昆虫抗药性分子机制的功能基因组技术,综述了这3种功能基因组技术在近几年昆虫抗药性研究中的应用实例,讨论了其目前的发展状况及其优势和局限性,以期在完善的功能基因组技术支持下为昆虫抗药性研究取得更多突破性进展。     

我国利用真菌防治害虫的历史、进展及现状

我国利用虫生真菌防治害虫起步较晚,始于20世纪50年代,迄今只有约60年历史。经过1969年在广东省新会县召开的南方8省(区)利用白僵菌防治松毛虫现场交流会以及2002年“杀蝗绿僵菌油悬浮剂”获农业部农药检定所登记这两个里程碑式的事件,我国不仅建立了世界生产规模最大而且技术先进的真菌杀虫剂产业以及形成以利用球孢白僵菌防治马尾松毛虫和玉米螟为代表的世界最大规模的成功的生物防治项目,而且在虫生真菌的分类学、病理生物学、遗传育种以及生态学等研究领域全面地赶上了国际先进水平,在分子致病机制、基因工程以及基因组学等方面还取得了举世瞩目的研究成果。本文综述了我国利用真菌防治害虫近60年的发展历史,介绍了近年来在细胞核及线粒体变异和菌种退化、分子致病机制、基因工程、比较基因组学、遗传多样性、利用真菌持续控制害虫的生态机制、真菌杀虫剂应用效果的精确评价以及真菌流行病的溯源等领域的研究进展及现状。     

植物抗病研究进展与展望

植物在其整个生活史中随时经受多种病原的侵袭,在进化过程中植物发展出多种对抗病原的机制。植物抗病性研究是当前植物病理学研究的热点问题之一。培育具有广谱而持久抗性的植物品种是育种学家追求的目标。目前,关于植物非寄主抗性、抗病基因介导的抗性、microRNA相关的抗性、感病基因的研究以及基因编辑在植物抗病性中的应用等方面已取得了大量新的研究成果。本文就以上几个方面综述了近年来植物抗病研究中的最新进展,并提出今后研究和育种中的应用展望。     

绿色荧光蛋白及其在丝状真菌研究中的应用

绿色荧光蛋白(green fluorescent protein, GFP) 来源于海洋生物水母(Aequorea victoria),gfp基因作为报告基因已被广泛地应用于丝状真菌生物学研究中。Gfp基因通过与目标基因融合,可进行真菌的蛋白质及细胞器定位、细胞动力学、突变体致病力检测、生态学行为以及与其他生物互作等研究。     

Diagnostic methods for detecting fungal pathogens on vegetable seeds

Early diagnosis of seedborne fungal pathogens is particularly important, as often, infected seeds appear symptomless; seed diagnosis can avoid uncontrolled propagation of pathogens through long‐distance exchange of such material. This will prevent economic losses and unnecessary use of fungicides, so reducing costs and the introduction of toxic substances into the environment. Traditional techniques for detection of seedborne fungi are based on incubation and grow‐out methods. Although these are frequently used because of their simplicity of application, they are time‐consuming, require mycological skills, and are sometimes not sensitive enough to low levels of seed infection. Recently, new identification techniques, based on DNA analysis, have been applied and are very efficient due to high sensitivity and specificity. The most common technique is conventional PCR, while other recent techniques include nested PCR, to obviate low levels of target pathogens, multiplex PCR, to detect several pathogens simultaneously, real‐time PCR, to quantify fungi on seeds, and magnetic‐capture hybridization PCR. The main drawbacks of molecular methods are the inability to distinguish between vital and non‐vital inocula, and the difficulty in obtaining quality DNA template, due to PCR inhibitors in seeds. To reduce inhibitory effects, several modified PCR protocols, such as loop‐mediated isothermal amplification, and non‐destructive testing methods have been developed. Loop‐mediated isothermal amplification and next‐generation sequencing have been widely applied in nucleic acid analysis and, given the numerous advantages provided, their application can be substantially extended in the future for detection of fungal pathogens in seeds.     

基于人工智能的作物病害识别研究进展

传统依靠人工经验的作物病害识别方式难以适应大规模种植环境,迫切需要寻求新的解决方案。近年来,人工智能技术在许多领域取得了丰硕成果,在作物病害识别领域也取得较好的效果。为深入了解人工智能技术在作物病害识别领域中的研究现状,该文主要从传统的机器学习方法和深度学习方法2个角度分析人工智能技术在作物病害识别领域的研究进展,主要包括这2种方法的技术理论、主要工作流程、应用现状及优缺点,同时展望了人工智能技术在未来作物病害识别领域的发展趋势。     

Cold plasma: a potential new method to manage postharvest diseases caused by fungal plant pathogens

Development of alternative, chemical‐free approaches for control of postharvest fungi on a commercial scale has become a challenge for plant pathologists in recent years. Although there are several established techniques such as heat that are used as postharvest treatments, they often have disadvantages, including alteration of food quality due to physiological responses to the treatment, or environmental pollution. A promising new postharvest treatment is cold plasma, which is a gas‐derived mix of atoms, excited molecules and charged particles. Cold plasma has no known adverse effects on fresh produce or the environment. It is an established technology in the medical field and has been demonstrated to successfully control bacterial pathogens that cause food safety issues. This review focuses on the potential of cold plasma technology for postharvest disease control, especially those caused by fungi. An overview of plasma generation systems is provided, and in vivo and in vitro research is reviewed to consider benefits, limitations and research gaps in the context of cold plasma as a potential method for controlling postharvest fungal pathogens. Finally, recommendations are provided for the application of this technology in commercial facilities.