生防细菌NCD-2突变体构建及抑菌功能基因的防病作用

生防细菌NCD-2是一株枯草芽孢杆菌菌株,该菌株通过分泌抑菌肽而对棉花黄萎病病原菌和棉花立枯病病原菌起到抑制作用。本研究着重通过原生质体法与诱导转座方法,建立了携带转座子Tn917质粒pTV1对枯草芽孢杆菌NCD-2野生菌株的转化体系与转座子突变技术,获得1500多个转座子插入突变子。通过测定这些突变子对大丽轮枝菌的抑制作用,筛选到2个抗生作用丧失的抑菌功能缺失的突变子。室内盆栽试验结果表明这2个抑菌功能缺失突变子对棉花立枯病的防效显著低于野生菌株,说明NCD-2野生菌株产生的抑菌肽在该菌株防治棉花立枯病中起到主要作用,进而说明编码该抑菌肽的基因在该菌株防治棉花立枯病中具有重要作用。     

贝莱斯芽孢杆菌HN-1突变体文库的构建及Arp基因的鉴定

贝莱斯芽孢杆菌HN-1是一株对香蕉枯萎病4号生理小种尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f.sp.cubense race 4)具有良好抑制活性的生防芽孢杆菌。本研究旨在构建生防菌HN-1的突变体库,在突变体库的基础上深入研究生防芽孢杆菌的抑菌机理,针对香蕉枯萎病的生物防治夯实理论基础。将携带转座子TnYLB-1的温敏型质粒载体pMarA质粒利用化学法转化进入贝莱斯芽孢杆菌HN-1中,通过50℃高温诱导后构建了由1 800个HN-1突变体组成的贝莱斯芽孢杆菌HN-1突变体文库,质粒消除率达99.7%。通过平板抑菌法筛选得到一株对尖孢镰刀菌Foc4的抑制活性降低的突变体,利用反向PCR技术确定插入破坏的基因与贝莱斯芽孢杆菌模式菌株FZB42 arsenic resistance protein (RBAM-550730)基因同源性为99%,在系统进化树中与贝莱斯芽孢杆菌模式菌株FZB42中的该基因属于同一分支。通过筛选鉴定HN-1突变体文库中抑菌活性丧失突变体发现HN-1中Arp基因与生防芽孢杆菌HN-1抑制尖孢镰刀菌的活性有密切的关系。     

Mutator转座子介导的玉米甜质突变体侧翼序列克隆

为了探讨Mu转座子使玉米发生甜质突变的分子机理,利用Mu-AFLP方法分离Mutator转座子插入位点的侧翼序列,并根据侧翼序列的延伸设计一对特异性引物P1、P2,验证转座子插入的真实性,同时对插入位点所在的基因进行生物信息学分析。结果显示:侧翼序列长299 bp,插入位点位于第3染色体,该转座子的插入属于真实插入;突变基因全长5 746 bp,共编码592个氨基酸;所编码蛋白的理论分子量为67.5 k Da,疏水性氨基酸含量为42.06%,具有10个跨膜结构域,属于亲水性内膜蛋白。该结果为更好地利用Mutator转座子创制甜玉米新种质奠定了基础,也对揭示玉米胚乳发育与淀粉合成机制具有重要意义。     

基于重测序鉴定SbHKT基因在陆地棉基因组中的插入位点

【目的】明确SbHKT基因棉花HKT-1株系的插入位点序列特征。【方法】对HKT-1株系重测序,本地BlastN比对获得插入位点处的侧翼序列,设计聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)特异引物验证插入位点的准确性。【结果】获得SbHKT基因插入位点处107 bp的左边界(Left border,LB)端侧翼序列HKT1_LSEQ,122 bp的右边界(Right border,RB)端侧翼序列HKT1_RSEQ;锚定基因组后显示SbHKT基因的插入引发了陆地棉染色体结构变异。分别根据LB和RB端侧翼序列设计PCR特异引物扩增HKT-1株系T-DNA全长,目的条带含有完整的T-DNA骨架序列以及Sb HKT基因序列,证实HKT1_LSEQ和HKT1_RSEQ是同一个插入位点的左右侧翼序列。【结论】基于重测序技术获得了Sb HKT基因在陆地棉基因组中的侧翼序列,建立了SbHKT基因转化体特异性检测方法。     

一种高产L-赖氨酸枯草芽孢杆菌的构建研究

为了选育一种非抗性、高产出、遗传稳定性好、低生产成本的L-赖氨酸生产菌株,以辣椒花药和枯草芽孢杆菌为试验材料,以穿梭表达载体pHT43和基因敲除载体pK18mobsacB为媒介,将辣椒花药中的高赖氨酸基因CFLR转化到枯草芽孢杆菌中。经过2次细胞内同源交换和培养基筛选,最终获得不带质粒抗性标记的高产L-赖氨酸枯草芽孢杆菌株CMCC(B)63501/pK18mobsacB-ΔALA::CFLR,该菌株连续传代20次后仍具有明显高于野生型的CFLR基因拷贝数,经HPLC验证,重组菌株L-赖氨酸含量比野生菌株提高了64.89%。结果表明,本研究所构建的非抗性高产L-赖氨酸枯草芽孢杆菌株产量高、遗传稳定性好、低纯化成本,具有良好的应用潜力。     

苏云金芽孢杆菌cry1基因的克隆、植物表达载体的构建及转化大豆

此研究利用醋酸钠-抗生素加热法从土壤中分离获得1株产晶体的苏云金芽孢杆菌菌株（Bacillus thuringiensis）。通过已知cry1基因设计引物,以分离得到的菌株DNA为模板进行PCR扩增,将克隆到的目的片段进行测序。测序结果表明：该序列与cry1基因同源性达到90%~99%。将该基因连接到植物双元表达载体pBI121中,构建了该基因的植物表达载体,并将阳性重组质粒转化根癌农杆菌EHA105,利用农杆菌侵染子叶节的方法进行大豆的转化。通过初步的PCR验证,成功获得了转基因植株,建立了大豆的转化体系。     

洋葱伯克霍尔德菌T1828和ZWL15-Tn5转座子插入突变体库的构建及相关突变体的筛选初探

采用双亲结合法将含有Tn5转座子的质粒pRLl063a导入洋葱伯克霍尔德菌T1828和ZWL15中,在含有卡那霉素和链霉素的抗性平板上筛选抗性接合子。通过随机插入诱变后,共获得300个突变株。PCR检测随机挑选的6株突变株,结果显示为阳性;且6株突变株发酵后高效液相色谱检测不能合成冠毒素。研究结果表明,6株突变株均已被Tn5插入染色体基因组且丧失冠毒素合成的能力。本研究为今后转座子插入位点侧翼序列的克隆与测序,并进行功能回复试验提供了基础。     

哈茨木霉厚垣孢子产生突变体的筛选及T-DNA标签序列的克隆

利用PD液体培养基从哈茨木霉T-DNA插入突变体库中筛选出在产孢性状上与野生型菌株明显不同突变子7株,其突变表型主要表现在分生孢子产生数量显著减少和菌丝上有大量厚垣孢子分化.利用TAIL-PCR方法对7株突变体的侧翼序列进行克隆,从5个突变体中获取了5条T-DNA侧翼序列.为木霉菌厚垣孢子产生相关全长基因的克隆和产孢机制的研究奠定了基础.     

枯草芽孢杆菌NCD-2菌株抗菌蛋白初步分析

枯草芽孢杆菌NCD-2菌株对棉花黄萎病病原菌大丽轮枝菌具有较强的抗生作用。通过对NCD-2菌株培养条件的研究,结果表明在30℃、培养液初始pH为7.0和培养时间为2 d条件下,利用NB培养基培养该菌株所得培养液抑菌活性优于其他培养基,其培养液经硫酸铵沉淀所得的蛋白粗提液经RNA酶处理后的抑菌活性与对照相比差异不显著,经蛋白酶K和胰蛋白酶处理后的抑菌活性与对照相比差异显著;蛋白粗提液经60℃处理后的抑菌活性与对照相比差异不显著,经80,100,120℃处理后抑菌活性与对照相比差异显著,但经120℃处理30 min后仍有一部分抑菌活性,研究结果说明该菌株产生的抗菌物质存在性质上的差异。     

尖孢镰刀菌T-DNA插入突变体的筛选及插入基因分析

在建立T-DNA插入突变体库的基础上,为筛选出致病力明显下降的突变体并明确其插入位点信息,对突变体的培养表型和致病性差异进行测试,研究结果为进一步阐明尖孢镰刀菌致病分子机制奠定基础。在前期构建的T-DNA插入突变体库中,采用PCR检测筛选了300株T-DNA插入突变体,观察和测定菌落形态、生长速率、产孢量、遗传稳定性等生物学性状,用海棠胚根接种法比较突变体致病力差异,对筛选到的致病力明显减弱的突变体进行插入位点侧翼序列分析及Southern杂交分析。结果显示,283个供试突变体都已插入目的基因,并伴有绿色荧光。将T-DNA插入突变体连续转接培养5代后,在含潮霉素B的培养基上能稳定遗传,且菌落形态和颜色无明显改变;在对283株突变体进行致病性测定中,87.9%的突变菌株致病力减弱,在致病力减弱的突变体中,HS2-520、HS2-1016和HS2-2109几乎丧失了致病性。选取8株致病力明显减弱的突变体进行Southern杂交分析,结果显示,其中6株突变体为单拷贝插入菌株,1株为双拷贝插入菌株。对这8株突变体进行了TAIL-PCR侧翼序列扩增,经公司测序,与野生菌株HS2基因组序列比对后获...     

Identification of Pathogenicity Defective Mutants from a T-DNA Insertion Mutant Library of Verticillium dahliae

[Objective] Our research aimed to identify pathogenicity defective mutants from a T-DNA insertion mutant library of Verticillium dahliae strain Vd991 and to analyze pathogenicity-related genes. [Method] In total, 294 T-DNA insertion mutants of V. dahliae were tested for their virulence using a cotton infection assay. Southern blot assays were performed to identify the T-DNA insertion copy number of each pathogenicity defective mutant. DNA sequences flanking the T-DNA insertional sites of each mutant were analyzed by high-efficiency thermal asymmetric interlaced PCR. [Result] Based on the virulence assay, the disease indices of cotton plants inoculated with each mutant decreased very significantly in comparison with the index of those inoculated with Vd991. The Southern blot assay revealed that only one mutant contained two T-DNA insertions, while the remaining eight mutants harbored a single T-DNA insert. An analysis of biological characteristics found that the growth and conidial production of these mutants were impaired by the T-DNA insertions compared with the wild type Vd991. The T-DNAs' insertion position and distribution in each mutant were identified by comparison with genome sequences of strain VdLs.17. Furthermore, the pathogenicity-related genes were cloned from strain Vd991. [Conclusion] The screening and identification of T-DNA insertion mutants is an effective method to identify the pathogenicity-related genes of V. dahliae on a genome-wide scale. This laid a foundation for the further breeding of disease-resistant cotton varieties and will promote the study of the pathogenic molecular mechanisms of V. dahliae.     

Mutator转座子介导的PPR插入位点分离与遗传分析

利用Mutator (Mu)诱变群体,进行Mu因子插入PPR (Pentatricopeptide Repeats,PPR)位点的分离,及其插入真实性验证。以含活性Mu转座子为父本和玉米自交系综31 (Z31)杂交,经与Z31多代回交和自交获得BC3F2为材料,利用Mu-AFLP方法分离Mu插入侧翼序列的PPR位点,且验证插入真实性。采用Mu-AFLP方法获得Mu因子插入侧翼序列14条,去除冗余序列2条和重复序列8条,其余4条为Mu因子插入的基因序列,经基因型遗传分析验证了2条侧翼序列为真实插入。经功能分析,其中1个为PPR突变位点,且Mu因子插入于该基因5’UTR区第121 bp和第122 bp碱基之间。经基因组定位和功能分析,显示Mu插入位点定位在第6染色体上,为PPR基因家族,能够编码PPR蛋白,推测可能与玉米叶色变化有关。     

棉花黄萎病菌VdSge1基因的敲除与功能分析

为了明确棉花黄萎病菌大丽轮枝菌(Verticillium dahliae Kleb.)的VdSge1基因功能,本研究利用基因同源重组原理,通过构建敲除载体,对棉花黄萎病菌落叶型强致病力菌株V592的VdSge1基因进行了敲除,获得了4个目标基因敲除的突变体;以野生型菌株V592为对照,通过对敲除突变体生物学性状和致病性测定,结果表明,突变体的菌落生长速度、产孢量明显高于野生型,并且丧失对棉花的致病性。利用q RT-PCR对其他基因在突变体中的表达情况进行分析,结果表明,VdSge1基因敲除后,VMK1、VGB和VdGARP1的表达量随之下降,而VDH1和PevD1的表达却明显上升。由此说明,VdSge1基因与大丽轮枝菌的菌落生长速度、产孢量及致病性密切相关,并且可以影响其他一些基因的表达。     

大丽轮枝菌致萎毒力指示菌的筛选及拮抗作用初探

为了筛选可指示Verticillium dahliae致萎毒素毒力大小的指示菌,并对致萎毒素抑制指示菌生长的机理进行初步探讨,采用指示菌平板打孔法,对黑曲霉(Aspergillus niger)BF-3758、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)等12种具有微生物种属代表性的菌株进行筛选;采用拮抗试验、致萎试验结合显微观察的方法,初步探索了Verticillium dahliae致萎毒素对指示菌生长的抑制作用。结果表明,Verticillium dahliae粗毒素对Aspergillus niger BF-3758的生长具有较强的抑制作用,且该抑制作用和粗毒素对离体叶片的致萎作用具有一致性,并存在一定的量效关系,Aspergillusniger BF-3758菌株可以作为Verticillium dahliae致萎毒素的毒力指示菌;Verticillium dahliae粗毒素可抑制Aspergillus niger BF-3758的孢子萌发和菌丝生长,对成熟菌丝也有破坏作用。上述研究可为评价Verticillium dahliae的致病力提供一种操作简便、耗时短、费用低的生物学方法。     

大丽轮枝菌拮抗细菌菌株12-51的筛选鉴定与抗菌物性质分析

由大丽轮枝菌（Verticillium dahliae Kleb）引起的棉花黄萎病,是一种危害严重的世界性病害。通过初筛和复筛得到了对棉花黄萎病具有较高拮抗活性的细菌菌株12-51,通过对其进行形态鉴定、生理生化特征鉴定和16S rDNA全序列分析,最终鉴定此菌株为Bacillus velezensis,16S rDNA序列相似度达99.74%。采用有机溶剂萃取和盐析法对发酵产物进行了提取,初步断定拮抗物质为蛋白类。通过对粗蛋白进行进一步研究发现,60%组分活性较高,并且对热以及酸碱敏感性较小。试验结果为棉花黄萎病的生物防治奠定了基础。     

棉花黄萎病菌拮抗细菌TUBP1的分离鉴定及其防病作用

为研制和开发新疆棉花黄萎病优良生防菌剂,采用琼脂平板扩散法,通过初筛和复筛,分离得到一株对棉花黄萎病菌(Verticillium dahliae)具有较强抑菌活性的拮抗菌株TUBP1。通过对形态观察、生理生化实验、16S rDNA和gyrB的基因序列分析,确定该菌株为Bacillus axarquiensis;利用生长速率法和牛津杯法分别测定了发酵液对棉花黄萎病菌抑菌活性,对棉花黄萎病菌菌丝生长抑制率为78.62%±3.48%,抑菌圈直径为21.00±3.86 mm。温室盆栽试验中,TUBP1最大生防效果为43.67%,小区试验中,TUBP1最大生防效果为43.07%。     

中药白鲜皮内生细菌TS-5生化特性及对番茄灰霉病菌的抑制作用

为了探求中草药植物内生菌对植物病原菌的抑制作用,采用对峙试验、活体防效测定、革兰氏染色、芽孢染色以及生理生化特性、生长条件测定等方法,研究了从中药白鲜皮中获得的一株内生细菌TS-5对灰霉菌的抑制作用。试验结果表明,此内生细菌对灰霉菌有较强且稳定的抑制作用,在培养皿对峙试验中,抑菌带达10 mm,在活体上对病害的抑制率为33.72%;经形态学观察和生理生化反应,确定此菌株属枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）;其最适生长温度为30℃,最适pH值为7,最佳培养时间为48 h,通气量越大菌株的生长情况越好。